Церковь находится на окраине Тбилиси, рядом с Дидубийским пантеоном (некрополем) писателей и общественных деятелей Грузии. Некрополь был создан в конце 19 века Обществом грузинской письменности.
В средние века в Дидубе находился царский дворец и церковь, построенная Георгием III в честь рождения дочери — царицы Тамары. В 1189 году в этой церкви обвенчались царица Тамара и Давид Сослан. Предание рассказывает, что церковь стоит на месте обретения чудотворной иконы Божией Матери. Царица Тамара пожертвовала Дидубийскую икону Пресвятой Богородицы храму.
В 1760 году церковь была повреждена во время вторжения лезгинов, а в 1795 году Ага Мухаммед Хан разрушил ее.
В 1883 году на месте древней церкви по инициативе священника Петра Имнадзе, дьякона Виссариона Зедгинидзе и на средства мецената Георгия Картвелишвили был возведен новый храм. Церковь построена по проекту А. Чижова в неорусском стиле. Чудотворная икона ныне находится на одном из фасадов храма. Фрески интерьера выполнены в 1978 году художником Ал. Бандзеладзе.
