Der Klosterkomplex von Marmashen befindet sich in Shirak, am linken Ufer des Flusses Akhuryan, in der Nähe von Vahramaberd. Er besteht aus mehreren Kirchen, Wirtschaftsgebäuden und Nebengebäuden, von denen heute noch fünf Kirchen erhalten sind.
Das Hauptgebäude des Komplexes ist die Katoghike, die Kirche der Heiligen Mutter Gottes. Die große Bauinschrift von Vahram Pahlavuni, die an der Südfassade erhalten ist, stellt die wichtigste Primärquelle für die Geschichte des Klosters dar. Der Inschrift zufolge erfolgte der Bau in den Jahren 988–1029 und wurde auf Initiative von Vahram, dem Fürsten der Fürsten, vollendet: „ICH, VAHRAM, FÜRST DER FÜRSTEN, HABE IM JAHR 1029 DAS KLOSTER MARMASHEN ERRICHTET.“
Die Katoghike ist eine Kuppelsaalkirche. Ihre Kuppel ruht auf vier Bögen, Pendentifs und massiven Pfeilern. Zu den charakteristischen Elementen der Außenfassaden zählen Arkaden, die auf paarweise angeordneten Halbsäulen ruhen, tiefe dreieckige Nischen und verzierte Kapitelle.
Etwa 2,5 m nördlich der Katoghike steht die zweite Kirche. Sie ist kleiner als die Hauptkirche und hat heute vor allem ihre Süd- und Ostwände sowie einige Teile des Daches bewahrt.
Die dritte Kirche steht etwa 11 m südlich der Katoghike. Es handelt sich um einen zentralkuppelten Bau mit Kreuzgrundriss, dessen architektonische Gestaltung sich erheblich von der Hauptkirche und der nördlichen Kirche unterscheidet.
Westlich des Gavit brachten Ausgrabungen eines der ungewöhnlichsten Bauwerke des Komplexes zum Vorschein – die Rundkirche. Von ihr sind heute hauptsächlich die Grundmauer und die unteren Mauerzüge erhalten.
Nördlich des Hauptkomplexes befand sich das Obere oder Kleine Marmashen. Hier stand ursprünglich der Grabstein von Sophia, der Gattin von Vahram Pahlavuni, aus dem Jahr 1015.
Westlich der Katoghike befand sich ein Gavit-Sakristei, von dem noch Fragmente von Mauern und Säulen erhalten sind.
Bei den Ausgrabungen in Marmashen in den Jahren 1972–73 wurden mehrere Dutzend Khachkars entdeckt. Khachkars finden sich auch auf dem Friedhof nördlich der Katoghike-Kirche von Marmashen.
In der Nähe der nördlichen Kirche des Marmashen-Klosters wurden zudem zwei byzantinische Münzen gefunden – eine mit einem Durchmesser von 2,7 cm und die andere mit 5 cm –, die Kaiser Konstantin VIII. gehörten.
