ტაძრის კედლებზე შემორჩენილია სხვადასახვა დროის ქართული ასომთავრული უნიკალური წარწერები და მინაწერები, რომლებშიც მოხსენიებულნი არიან სხვადასხვა ისტორიული პირები, - ქართლის გამგებელ  ბაგრატიონთა თუ სხვა პირთა ვინაობისა და მოღვაწეობის თარიღების მინიშნებით. გამოვლენილ წარწერათაგან უძველესი VIII ს. პირველი ნახევრით თარიღდება, არის IX და X საუკუნეთა წარწერებიც. ტაძრის შიდა სივრცის შემამკობელია ფრაგმენტებად შემორჩენილი ფრესკული მხატვრობა, იგი შედარებით გვიანი დროისაა. როგორც ცნობილია, საქართველოში ეკლესიის მთელი ინტერიერის მოხატვა XI საუკუნიდან ხდება სავალდებულო. ამ დროიდანვე იწყება ძველი ტაძრების ხელახალი მოხატვაც. ატენის სიონიც ამგვარ ტაძართა რიცხვს განეკუთვნება. ახალი მოხატულობის შემქმნელებს ტაძრის თავდაპირველი დეკორის ჩინებული ბათქაში გამოუყენებიათ და ქართული მონუმენტური მხატვრობისათვის ტრადიციული „მშრალი" ხერხით უხატიათ მასზე. მოხატულობის შესრულების დრო XI ს. II ნახევრით არის განსაზღვრული. ატენის მოხატულობის პროგრამა, რომელიც მთლიანად საქართველოსათვის ტრადიციულ იკონოგრაფიას მისდევს, განისაზღვრებოდა იმითაც, რომ ტაძარი ღვთისმშობლის მიძინების დღესასწაულიდმი იყო მიძღვნილი: ღვთისმშობლის სახეს მთავარი ადგილი უჭირავს, მისი ცხოვრების ფრაგმენტები კი სცენების ვრცელი ციკლით არის წარმოდგენილი. ამავე დროს მკვლევართა მიერ დადგენილია, რომ ტაძრის მოხატვაზე რამდენიმე (ხუთ) ხატმწერს უმუშავია, რომელთა მიერ შესრულებული მხატვრობის ნაწილი მოგვიანებით, XIII ს. დასასრულს ერთობ ოსტატურად განუახლებიათ (დასავლეთი აფსიდი), უფრო გვიანდელ განახლებათა კვალიც (XV ს.) შეიმჩნევა ტაძრის სხვადასხვა ნაწილში. ტაძრის მხატვრობა (რელიგიური სიუჟეტები, ქართველ მეფეთა და ადგილობრივ ფეოდალთა ფრესკები) მკაფიოდ ეროვნული ხასიათისაა. კომპოზიციათა მხატვრული გააზრების, პერსონაჟთა სხეულისა და სახის ნატიფი მოდელირების, არტისტული გამომსახველობისა და ჟღერადი კოლორიტის გამო იგი ქართული მონუმენტური ფერწერის საეტაპო ნაწარმოებად ითვლება.

XX ს. 20-იან წლებიდან ღვთისმსახურებითვის გამოკეტილ უძველეს ეკლესიას, თავისი დიდი მნიშვნელობის გამო, მკვლევარ-მეცნიერთა ყურადღება არ აკლდა. ტაძარს მთელი ამ ხნის მანძილზე საფუძვლიანი შესწავლის მიზნით ხშირად სტუმრობდნენ სხვადასხვა სამეცნიერო ექსპედიციები. ხოლო 70-იანი წლებიდან ინტენსიური სარესტავრაციო სამუშაოები მიმდინარეობდა - ტაძრის ფასადების ქვედა მონაკვეთის, გუმბათის სახურავის, მხატვრობის გამაგრება-შენარჩუნების მიზნით.