Մարմաշենի միջնադարյան վանքը գտնվում է Շիրակի մարզի Մարմաշեն գյուղից մոտ 2կմ հյուսիս-արևմուտք, Ախուրյան գետի ձախ ափին։
Բաղկացած է շինությունների երկու խմբից՝ Մեծ և Փոքր (կամ Վերին)։ Վանքի գլխավոր՝ Կաթողիկե եկեղեցին, ըստ հարավային պատի արձանագրության, կառուցել է իշխան Վահրամ Պահլավունին՝ 988-1029թթ.-ին։ Սելջուկյան արշավանքներից Մարմաշեն վանքը զգալի ավիրվել է։ 1225թ.-ին Վահրամ Պահլավունու թոռներ Գրիգոր արքեպիսկոպոսը և նրա եղբայր Ղարիբը վերանորոգել են Կաթողիկեն։ Ի տարբերություն VIIդ. նույնատիպ կառույցների, արևելյան խաչաթևը կրճատված է, խորանը իր հարակից երկու ավանդատնով մոտեցվել է գմբեթատակ տարածությանը, որի շնորհիվ գմբեթը շենքի արտաքին ծավալում գրավել է կենտրոնական դիրք։ Արևելյան խորանը, ինչպես Անիի Մայր տաճարում, մշակված է որմնախորշերով։ Ճակատները մշակված են խոր լուսաստվեր ստեղծող եռանկյունաձև խորշերով։ Մարմաշենի վանքի Կաթողիկեն հայկական ճարտարապետության Բագրատունիների ժամանակաշրջանի լավագույն կառույցներից է։
Վանքի երկրորդ եկեղեցին Կաթողիկեից հյուսիս է, գրեթե նրան կից, և, հավանաբար, վերջինիս հետ միաժամանակ է կառուցվել և իրենից ներկայացնում է Կաթողիկեի փոքրացված ընդօրինակությունը թե՛ հորինվածքով (գմբեթավոր դահլիճ), թե՛ ճարտարապետական մանրամասներով ու հարդարանքով։
Երրորդ եկեղեցին (XIդ.) Կաթողիկեից հարավ է։ Այն, չորս անկյուններում ավանդատներով, կենտրոնագմբեթ կառույց է։
Կաթողիկեին արևմուտքից կից է, XIIIդ. այդ շինություններին բնորոշ, չորս սյուներով, կենտրոնակազմ հորինվածքով գավիթը (պահպանվել են պատերի ստորին մասերը և սյուների՝ հրդեհից ճաքճքված խարիսխները)։ Ծառայել է որպես տապանատուն, այստեղ է թաղված Վահրամ Պահլավունին, որի այժմյան տապանաքարը ստեղծվել է XIXդ.-ում։
Գավթից հարավ-արևմուտք 1954-56թթ. պեղումներից բացվել է վանքի չորրորդ եկեղեցին՝ արտաքուստ կլոր, ներսից չորս փոքրիկ ավանդատներով, քառաբսիդ հորինվածքով: Պահպանվել են նրա բարդ տրամատով, բարձր միաստիճան գետնախարիսխը և պատերի ստորին երկու շարքերը։ Համալիրի արևելքում և հարավում գերեզմանատունն է։ Վանքն ունեցել է իր ջրմուղը, որի հատվածները հայտնաբերվել են գավթից արևմուտք։
Փոքր Մարմաշենը կամ Վերին վանքը Մեծից հյուսիս է, բլրակի վրա։ Մարմաշենի վանքը եղել է Հայաստանի կրոնական ու մշակութային նշանավոր կենտրոն, այն հայկական հոգևոր և ճարտարապետության արժեքավոր համալիրներից է։