Метехский храм стоит на высоком утёсе над Курой — месте, которое с первых веков истории Тбилиси было неразрывно связано с грузинской государственностью.
Согласно преданию, именно здесь в V веке находился дворец царя Вахтанга Горгасали (ок. 440–502), основателя города.
Первая церковь могла появиться уже при его сыне, царе Дачи (ок. 522–534), хотя точная дата её строительства не известна.
Современное здание храма относится главным образом к XIII веку и было возведено во времена Деметре II Самопожертвователя (1259–1289).
Его архитектура характерна для зрелой грузинской средневековой традиции: высокий купол на цилиндрическом барабане, строгость и аскетичность наружных форм.
В XVII веке, при Вахтанге V (Шах-Наваде, 1618–1675), храм пришёл в запустение и был превращён в пороховой склад — один из многих вынужденных шагов царя, оказавшегося под давлением Персии и принявшего ислам.
Французский путешественник Жан Шарден (1643–1717), посетивший Тбилиси в 1672 году, описывает Метехи как полуразрушенную и покинутую церковь:
«У грузин была ещё одна очень красивая церковь, расположенная в конце южной части города; однако несколько лет назад князь [царь Вахтан V] обратил её в магазин пороха, ибо для службы она уже не годилась: часть её была разрушена молнией. Князь приказал переделать её под склад».
Возрождение храма началось в XVIII столетии.
В 1748 году царь Ираклий II (1720-98), отвоевал крепость у турок и начал восстанавливать церковь.
Тогда были возведены новый барабан купола и отдельные участки стен, выполненные из кирпича.
В XIX веке часть сооружений Метехи была превращена в военный комплекс.
Для строительства новых казарм и административных зданий частично разобрали городскую стену, а бывшие монастырские корпуса использовали как тюрьмы и служебные помещения.
В советское время храм вновь оказался под угрозой уничтожения и долгое время использовался не по назначению, а в 1937 святыню и вовсе приказали снести.
Руководить сносом храма должен был художник Дмитрий Шеварднадзе (1885-1937).
Он категорически отказался сносить храм и был арестован, а затем расстрелян за сопротивление.
Ценой его жизни древнюю святыню удалось сохранить.
В 1980-е годы здание было передано Грузинской православной церкви и восстановлено, вновь став одной из красивейших достопримечательностей Тбилиси.