Навернення Грузії (Картлі) тісно пов'язано з рівноапостольною, каппадокійською дівою св. Ніно, яка зібрала грузинський народ та привела його до Бога. Поблизу з монастирем є «ожинник» (Маквловані), де св. Ніно проповідувала християнство, яке поширилось усією Грузією. 324 року християнство було проголошено державною релігією.
Церкву збудовано у IV столітті царем Міріаном. Після царя Міріана Преображенський храм неодноразово руйнувався та відновлювався. У першій половині XI століття, за часів царювання Георгія I, за указом католикоса Мелхіседека храм розширили, добудували південну браму та прикрасили оригінальним орнаментом. Також прикрасили храмовий інтер'єр. У храмі Самтавро є безліч святинь: частина животворного стовпа, чудотворна ікона Іверської Божої Матері, чудотворна ікона святої Ніни, пожертвувана із Санкт-Петербурга царем Георгієм XII своїм онукам 1870 року, могили святих царів Міріана й Нани, мощі святого Абібоса Некреського (містяться під престолом у вівтарі), мощі святого Шіо-Мгвімського, частина каменя з могили святої Ніни з Бодбе тощо.