С запада к лити примыкает двухэтажный экзонартекс. Храм увенчан центральным куполом, меньшие купола расположены над боковыми помещениями алтаря (два) и над лити (два). Многие черты архитектуры кафоликона Дохиара (сильно вытянутый в длину план, обширный лити и неглубокий закрытый экзонартекс, наличие вертикальных контрфорсов на внешних стенах наоса и невыявленность вовне боковых апсид) являются типичными формами молдавской церковной архитектуры конца XV – начала XVII вв. Примечательно, что эти черты проявились на Афоне только в кафоликоне Дохиара, в то время как на средства молдавских и валашских господарей в 1530–1560 гг. был построен или отремонтирован целый ряд святогорских кафоликонов. Храм был расписан в 1568 г. критским иконописцем Джорджи. Это – самые хорошие по сохранности фрески XVI в. на Афоне, лишь два нижних ряда росписи наоса были поновлены, согласно надписи, живописцем Геннадием Кареотом в 1855 г. По множеству сцен и разнообразию изображений кафоликон Дохиара превосходит все соборные храмы Афона. В конхе алтаря помещён тронный образ Богоматери с Младенцем «Платитера» («Ширшая небес») между двумя ангелами. Далее по нисходящей следуют регистры с изображениями Божественной литургии; причащения апостолов; иерархов и святых; святительского чина. В своде алтаря – «Вознесение» и «Пятидесятница», разделяемые изображениями пророков, южнее и севернее – чудеса Христа. В куполе жертвенника – благословляющий Христос Еммануил во славе, окружённый символами евангелистов. В конхе жертвенника – иллюстрация тропаря Великой субботы «Во гробе плотски», где Христос изображён сидящим на престоле и ниже – лежащим во гробе, по сторонам в рост – фигуры праведного Иакова и пророка Исаии; под окном – «Раздробление Агнца» (Младенец Христос на дискосе), образы иерархов. В куполе диаконника – Богородица типа «Платитера» и ангелы в рост, в конхе – «Гостеприимство Авраама», под окном, как и в жертвеннике, – «Раздробление Агнца», образы иерархов и святых. В пределах алтаря располагаются также другие сюжеты, связанные с евхаристией: «Три отрока в пещи», «Видение Петра Александрийского», «Пророк Даниил во рву львином», «Жертвоприношение Авраама» (жертвенник), «Христос – Виноградная Лоза», «Жертвоприношение Авеля и Каина» (диаконник) и др. В наосе в центральном куполе – Господь Вседержитель, окружённый ангельскими силами во главе с Богородицей и Иоанном Предтечей, в барабане – двенадцать пророков в рост, в парусах – символы евангелистов. На стенах наоса представлены сцены из Ветхого Завета, пророки; цикл земной жизни Христа; поясные и ростовые изображения святых. В хорах наоса в верхних зонах помещён цикл двунадесятых праздников, ниже – чудеса и притчи Христа, затем – поясные и ростовые изображения святых. Северную конху занимает композиция «Сошествие Христа во ад», южную – «Преображение».