En 1892, l'Académie des Sciences de Saint-Pétersbourg organise les premières fouilles, puis d'autres fouilles vont être exécutées par la suite, qui se poursuivent à ce jour.
La ville est entourée par une double enceinte. Elle était jadis appelée la « cité aux mille et unes églises » en raison de l'important nombre de maisons. En réalité, elle comptait une cinquantaine d'églises. Le plan d'Ani se compose de rues et de places pavées. Il y a un système de canalisation, et des bains publics. Toute la population pourrait être définie comme « cosmopolite ».
Ani compte parmi les plus beaux exemples de l'architecture arménienne.
Les principaux monuments subsistants sont des églises.
La grande cathédrale d'Ani fut commencée pendant le règne du roi Smbat II, vers 989. Par la suite elle est terminée en 1001, date marquée par le règne du roi Gagik Ier. L'auteur du monument est le fameux architecte Tiridate, qui a là « innové » en élargissant la nef principale, et a diminué l'espace des petites nefs, latérales à la nef centrale. Mais malheureusement, un séisme, survenu vers 1319, va détruire la coupole. Ce n'est pas le seul séisme qui a endommagé l'édifice : en 1988, lors du grand tremblement de terre de Spitak, l'angle nord-ouest est totalement détruit.
La cathédrale est architecturalement complexe : une petite arcature aveugle à fines colonnes orne le monument tout du long, des arcs plus importants parent les fenêtres, assez petites, les grandes ouvertures entourent des grands bandeaux d'entrelacs. L'intérieur de l'édifice peut faire penser à l'architecture gothique, car la totalité des arcs et des piliers dessinent des sortes de demi-colonnettes. Des fresques décorent la cathédrale d'Ani.
L'église du Saint-Sauveur d'Ani fut construite en l'année 1036. La moitié du monument s'effondre en 1930 ou en 1957. C'est un octoconque, avec une coupole couvrant des sortes de niches peu profondes. L'église ressemble à des rotondes superposées qui étaient jadis décorées d'arcatures aveugles. L'intérieur de l'édifice religieux présente des peintures avec notamment un beau et grand Christ tenant l'évangile. Des anges et la Cène entourent le personnage. Le prince Ablgharid Pahlavide la fait construire pour abriter un morceau de la Vraie Croix, qu'il avait ramené de Constantinople.
L'église Saint-Grégoire — dite Abougraments — est édifiée vers le Xe siècle. C'est un hexaconque. Sa façade est creusée par six niches. Douze fenêtres sont entourées par un double arc, creusées par un tambour, et des ornements décorent une série de colonnes doubles. Une dalle de tuf (pierre volcanique) est couverte par le toit de la coupole.
Cette église Saint-Grégoire, dite Gagkashen, est construite entre 1001 et 1010, et on attribue sa construction au même architecte, Tiridate, sous le règne de Gagik Ier. Elle s'effondre entre les XIe et XIIe siècles. Ayant pris modèle sur l'église de Zvartnots, près d'Erevan, Saint-Grégoire constitue la plus grande église d'Ani, devant la cathédrale. C'est une rotonde à trois niveaux. On y a découvert la statue du roi Gagik Ier tenant un modèle de son église.
On sait grâce une inscription que l'église de Saint-Grégoire de Tigrane Honents a été édifiée en 1215, grâce à la générosité d'un riche marchand nommé Tigrane Honents. Sur le mur extérieur de l'église est gravée une inscription énumérant des moulins, des trésors, des champs et des vignobles. Tigrane Honents dote sa fondation de ces éléments. L'église possède des peintures intérieures, faites par des Géorgiens, et représentant le saint le plus important de l'Arménie, saint Grégoire Ier l'Illuminateur, le Christ et enfin le jugement dernier. Dans les écoinçons des demi-colonnes sur lesquelles s'appuient les arcatures aveugles de la façade et du tambour se trouvent des représentations d'animaux réels ou fantastiques.
Le monastère des Vierges est construit vers le XIIe siècle, mais il ne subsiste que l'église principale, d'ailleurs très endommagée avec quelques murs attestant de l'existence d'autres bâtiments. Édifiée sur un socle circulaire, l'église est en forme d'hexaconque, et plusieurs « petits conques » sur la façade sont décorés par des arcatures au nombre de trois, sur une colonne de type double. La « coiffe » de l'église est en ombrelle, et le tambour dodécagonal. Quatre fenêtres percent ce tambour.
On connaît beaucoup de choses sur le jamatoun de l'église des Saints-Apôtres. Il est construit en 1038, devant l'église Saint-Jean du XIe siècle, fort ruinée. L'église des Saints-Apôtres n'existe plus. Ce jamatoun est de forme quadrangulaire, avec, sur quatre colonnes, une coupole. Un petit lanternon surmonte l'ouverture centrale de cette coupole, et forme une sorte de « pyramide tronquée ». Ce type de jamatoun sera emprunté pour d'autres églises. Les murs, où sont gravés des décisions politiques, économiques, etc. de la ville d'Ani, sont ornementés. De cette manière, on peut observer des décisions comme celles concernant les impôts : impôts pour les magnaniers et tapissiers en 1276, etc. mais aussi d'autres décisions comme l'ordre qui interdit dans les rues pendant les séismes le commerce, datant à peu près du XIIIe siècle.