Η "Μεγάλη Εκκλησία" της Τραπεζούντας και ίσως ο σημαντικότερος ναός της αυτοκρατορίας, η Παναγία Χρυσοκέφαλος, εντοπίζεται στη μέση πόλη, στο κέντρο ενός ευρύτερου κτηριακού συγκροτήματος. Η παράδοση αποδίδει την επωνυμία "Χρυσοκέφαλος" είτε στη χάλκινη κάλυψη των πλακών του τρούλου του ναού, που από μακριά φάνταζε χρυσός, είτε στην ύπαρξη σε αυτόν εικόνας της Θεοτόκου με ανάλογη χρυσή επένδυση. Επειδή όμως ο ναός αναφέρεται στις πηγές με την επωνυμία "Χρυσοκέφαλος" ήδη από τον 11ο αιώνα, ενώ ο τρούλος χρονολογείται στο 12ο ή ακόμα και στο 14ο αιώνα, η εκδοχή που αναφέρεται στην εικόνα πρέπει να θεωρηθεί πιο πιθανή. Πρόκειται για μια εικόνα της Παναγίας Βρεφοκρατούσας που υπήρχε στο ναό προσαρτημένη ίσως σε έναν πεσσό. Γνωρίζουμε από φιλολογική πηγή του 14ου αιώνα ότι, μετά την επιτυχημένη αντιμετώπιση της τουρκικής επίθεσης στην πόλη το 1223, η εικόνα κοσμήθηκε από τον αυτοκράτορα Ανδρόνικο Α΄ Γίδωνα με "λίθους τιμίους και μαργάρους λαμπρούς", "θέλων απονείμαι τη Θεοτόκω [...] τα εικότα". Ο ίδιος αυτοκράτορας δώρισε στο ναό και ένα πολυτελώς διακοσμημένο ευαγγέλιο. Μαρτυρείται μάλιστα ότι ο Ανδρόνικος είχε περάσει στη Χρυσοκέφαλο την αγωνιώδη νύχτα πριν από τη θετική έκβαση του αγώνα. Οι πηγές της εποχής με γλαφυρότητα περιγράφουν την κρισιμότητα της κατάστασης και την επίκληση της θεϊκής βοήθειας από τον αυτοκράτορα: "τον περικαλλή και θείον νεών της πανυμνήτου κόρης κατελάμβανε, παννυχίους ύμνους και αιτήσεις συν ολοφυρμοίς δακρύων αναπέμπων Θεώ και τη Θεομήτορι".
Είναι κρίμα που σήμερα δεν έχει διασωθεί η εντυπωσιακή, όπως φαίνεται, εσωτερική διακόσμηση αυτού του εξαιρετικά σημαντικού ναού.