Церковь Святой Сион в Гарни была построена в VII веке, в непосредственной близости от античного храма. Согласно колофону рукописи 1346 г., церковь была построена Католикосом Нерсесом III Тайеци Строителем в 659 г, который также построил храм Звартноц в окрестностях Эчмиадзина. С архитектурной точки зрения это крестообразная четырехапсидная церковь, вписанная в 24-гранный, практически круглый, периметр внешних стен. Ризницы располагались на углах крыльев креста.

Согласно архитектору Тирану Марутяну, строитель церкви (имя которого история не сохранила) с большим мастерством подошел к делу – построив христианскую церковь, значительно превосходящую в размерах соседний языческий храм, но в тоже время не затмевавшую его. В частности, круглая композиция церкви позволила не полностью закрыть вид на западный фасад языческого храма. Высота карниза основного объема церкви соответствовала высоте карниза языческого храма, угол наклона крыши первого яруса также соответствовал углу наклона крыши языческого храма.

Известны еще два памятника с похожей композицией – церковь Святого Саргиса в монастыре Хцконк (1025 г.) и круглая церковь в монастыре Мармашен (X-XI вв.).

Подробнее о церкви Святой Сион см.: Тиран Марутян, “Особенности круглой церкви в Гарни”, Հայաստանը և Քրիստոնյա Արևելքը [Армения и Христианский Восток], под. ред. П. М. Мурадяна, Ереван, Изд-во “Гитутюн” Национальной Академии наук Армении, 2000, 217-225.