Во всех христианских странах есть географические названия, повторяющие названия святых мест Палестины и Греции. Не исключение и храм Сиони в Тбилиси, названный в честь святой горы Сион в Палестине. Освящен храм в честь Успения Пресвятой Богородицы. Строился храм в VI –VII веках и его судьба неотделима от судьбы города. Сорок раз Тбилиси захватывали иноземцы, Храм Сиони, так же, разрушался и вновь восстанавливался. При этом строители оставляли на стенах Сиони записи, указывая дату и перечень произведенных работ.

Основание храма приписывается Вахтангу I Горгасалу. Более вероятно, что инициатором строительства выступил в конце VI века куропалат Гурам I. Эта первоначальная церковь была после учреждения эмирата снесена арабами.

В 1112 году Давид IV Строитель (Агмашенебели), освободив Тбилиси от арабов, возвёл в городе новый собор, который не раз подвергался разрушениям и восстановлению. Особенно значительные работы потребовались после нашествия Джелал ад-Дина Манкбурны и землетрясения 1668 года.

В сентябре 1795 года собор сильно пострадал от нашествия Ага-Мухаммед-хана. Были сожжены деревянные хоры и иконостас, фрески покрылись копотью и сажей. Собор вскоре был восстановлен и в 1817 году Минай Медичи писал, что «он обширный и великолепный, разрисован внутри картинами из Библии».

После реставрации 1980—1983 годах храм Сиони, несмотря на сложную строительную историю, сохранил свой средневековый облик. Поодаль от собора двеколокольни — одна старинная, трёхъярусная, постройки XV века, разрушенная персами и восстановленная в XX веке, другая — типичный образчик русского классицизма(построена в 1812 году).

В интерьере храма сохранились фрески русского художника Г. Г. Гагарина.

Первое место среди реликвий, хранящихся в храме, занимает древний крест святой Нины - христианская реликвия, крест, сплетённый из виноградных лоз, который, по преданию,Богородица вручила святой Нине перед тем, как направить её в Грузию.

После смерти святой Нины крест до 458 года хранился в соборе Светицховели в Мцхете, но после усиления языческих гонений крест был взят иноком Андреем и перенесён в область Тарон, в Армении. Позднее крест в течение около 800 лет укрывали в различных армянских городах и крепостях. В 1239 году грузинская царица Русудан обратилась к монгольскому полководцу Чармагану, захватившему город Ани, где в то время находился крест святой Нины, и попросила вернуть его в Грузию. Чармаган удовлетворил просьбу царицы, и крест вернулся в Светицховели. Во время опасности крест неоднократно укрывали в храме Святой Троицы на горе Казбек или в крепости Ананури.

В 1749 году грузинский митрополит Роман, отправляясь из Грузии в Россию, тайно взял с собою крест святой Нины и передал его проживавшему в Москве грузинскому царевичу Бакару. С этого времени в течение более 50 лет крест хранился в селе Лыскове,Нижегородской губернии, в имении грузинских князей. В 1801 году князь Георгий Александрович преподнёс крест святой Нины императору Александру I, который повелел вернуть реликвию в Грузию. С 1802 года крест хранится в Сионском соборе около северных врат алтаря в киоте, окованном серебром. На верхней крышке киота помещены чеканные миниатюры из жития святой Нины.