Założony znacznie wcześniej Komitet Budowy Kaplicy Katolickiej w Erywaniu, kierowany przez Pawła Sianożęckiego i Faustynę Biały, który nie otrzymał zgody na budowę, wyraził wolę przekazania swoich środków na budowę świątyni w Tbilisi, pod warunkiem obietnicy ich zwrotu w chwili uzyskania możliwości rozpoczęcia własnej budowy, po czym zasilił fundusz tbiliski.
W sumie około połowa wpłat pochodziła od Polaków, 47% kosztów pokryły systematyczne składki Bractwa św. Różańca działającego przy Parafii Wniebowzięcia NMP. Była to znacząca pomoc udzielona przez gruzińskich i ormiańskich katolików, która pozwoliła na ukończenie budowy.
10 maja 1870 rozpoczęto budowę jednonawowego kościoła na planie krzyża w stylu neorenesansowym z elementami barokowymi według projektu Alberta Salzmanna, wzorowanego na jednej ze świątyń Rzymu. Organizatorem budowy i zbiórek funduszy był ks. Maksymilian Orłowski.