В древности в нем находилась кафедра абхазских католикосов. До наших дней в храме частично сохранились фрески XII-XIV веков.
Собор относится к типу крестовокупольных, трехнефных и трехапсидных храмов. Храм возведен из камня и кирпича. При этом цоколь сложен только из каменных блоков, а затем ряды камня чередуются с кирпичными прослойками.
Во времена появления на Кавказе Османской империи храм пришел в упадок, был разграблен и частично разрушен. В 40-х годах XIX века началась его реставрация, которая завершилась к 1869 году. Через год при соборе учредили Пицундский мужской монастырь. Во время Великой Отечественной войны, в 1943 и в начале 1944 годов в храме располагался 248-й стрелковый полк.
В 1970-х годах вместе с постройкой курортного комплекса в Пицунде было решено сделать в храме органный концертный зал. Орган, сконструированный немецкой органостроительной фирмой "А. Schuke", был установлен в 1975 году. Пицундский храм обладает прекрасными акустическими свойствами. В соборе ежегодно проходят фестивали классической музыки, ставшие одним из самых узнаваемых символов Абхазии.