Actuala Biserică armenească funcționează într-o clădire ridicată în anul 1880, ce a avut destinația de școală pentru copiii comunității armene. Vechea construcție din lemn a fost distrusă de un incendiu.
Inițial, armenii au avut o biserică în vechiul cimitir până în 1760, când a fost desființată. În anul 1879 s-a pus temelia unei noi biserici, cu hramul Sfânta Maria, târnosită în anul 1880 de Nazaret Torosian, dar mistuită de foc în 1940. De atunci, armenii din Constanța utilizează ca lăcaș de cult clădirea fostei școli armenești, amenajată în mod adecvat. Etajul este amenajat ca sală de rugăciune, iar parterul adăpostește birourile și sala parohială. Din cauza lipsei de elevi, școala a fost închisă în 1948, iar Biserica a preluat întreaga clădire.
Având în vedere că Biserica armenească din Constanța a fost amenajată într-o fostă școală, arhitectura sa este diferită față de cea a lăcașurilor de cult tradiționale. Clopotnița, tipic armenească, a fost adăugată bazilicii de formă dreptunghiulară în 1990, conform proiectului arhitectului Dan Rusovan. În interior, pereții bisericii nu sunt pictați, ci sunt acoperiți cu icoane de dimensiuni mari. Lăcașul de cult a fost renovat între anii 1990 – 1991 și 1998 – 2002, atunci când s-au adus îmbunătățiri interiorului, acoperișului și tencuielii exterioare. În interior, schimbările arhitectonice au dus la realizarea unor arcade largi și a unui altar deschis, lipsit de catapeteasmă.