Стрічкові фундаменти завширшки 1,7 м складено з бутового каменю на вапняно-піщаному розчині. В їхній нижній частині було покладено 2–3 ряди дерев'яних брусів. Зверху фундаменти було покрито шаром розчину і нанесено графією контури, по яких мурували стіни завтовшки 1,1 м. Мурування – «зі схованим рядом», в якому кожний другий ряд плінфи дещо заглиблено і закрито вапняно-цем'янковим будівельним розчином. У муруванні багато каміння невеликого розміру, ряди його виходять і на поверхню стін. Ззовні споруда була вкрита світлим вапняно-цем'янковим тиньком, залишки якого ще донедавна можна було бачити на південній стіні нартекса. Первісно була тринавною хрестовобанною спорудою з нартексом. Під час досліджень 1972–73 було віднайдено фрагмент фундаментів північної апсиди, що дозволило реконструювати триапсидну східну частину церкви. Вона була такою ж, як і в інших київських пам'ятках, і не мала додаткового поперечного членування, як припускав М. Каргер.
Розміри давньої церкви в плані – бл. 28 х 15 м, ширина середньої нави 6,2 м, бічних – 2,5 м. Над нартексом та крайніми західними частинами бічних нав на висоті бл. 7 м розташовані хори, які відкриваються в центральний простір широкими арковими отворами. В північній частині нартекса розміщено сходову башту. Оскільки ширина бічної нави була недостатньою для влаштування башти, майстер висунув її об'єм за межі нартекса двогранним ризалітом на північному фасаді. В південному відділку нартекса була усипальниця. Між південним і західним раменами просторового архітектурного хреста на хорах зберігся парус. Це дає змогу вважати, що церква мала ще чотири менших бані, тобто була, як і решта великокнязівських церков Києва 11 ст., п'ятибанною. З півночі й півдня до церкви були прибудовані дві каплиці-усипальниці, з яких південна – одночасна з церквою, а північна споруджена трохи пізніше. Інтер'єр храму було прикрашено фресковими розписами, підлогу викладено шиферними плитами й смальтою зеленого, жовтого, вишневого, чорного й білого кольорів, що утворювали геометричні орнаменти. Фасади храму прикрашали плоскі уступчасті ніші, в яких, імовірно, були фрескові розписи, а на тлі світлого тиньку вирізнялись горизонтальні лінії шиферних карнизів, що проходили в п'ятах аркових прорізів вікон та в основі закомар сходової башти.
В 16 ст. східна частина церкви завалилася разом з краєм пагорба, на якому вона стоїть. На серед. 17 ст. церкву відновили, до неї прибудували дерев'яний зрубний вівтар зі сходу, всю її було тиньковано й побілено. Після пожежі 1760 арх. М. Юрасов частково добудував її північну й південну стіни та спорудив муровані апсиду, склепіння й верх. Зсередини церкву було поділено перекриттям на два яруси. На другому поверсі було влаштовано Благовіщенську церкву. Завершувався храм однією банею, розміщеною в центрі споруди між західною парою давніх підбанних опор і східною стіною нартекса. Над бічними склепіннями влаштовано похилу покрівлю. Фасади відбудованої церкви отримали характерний для 18 ст. бароковий декор. Грані апсиди й підбанника декоровано пілястрами і капітелями з волютами. Аркові віконні прорізи апсиди й підбанника прикрашено лиштвами й трикутними сандриками. Стіни і підбанник завершено великими профільованими карнизами, а баня церкви має невелику барокову маківку. Ґрунтовні архітектурно-археологічні дослідження пам'ятки проведено 1945 під керівництвом М. Каргера, 1972–73 – І. Мовчана та Р. Викової. 1974–81 здійснено реставрацію з розкриттям фрагментів первісного мурування на фасадах. Одночасно в інтер'єрі реставровано залишки фрескового живопису 11 ст., розписи 18–20 ст. Розкрито орнаментальні фрагменти фрески з квітково-листяними мотивами (в’юнкі паростки з відгалуженням стилізованих пальметок) у віконних лутках південної та північної стін. На північній стіні притвору на рівні панелі виявлено орнаментальний фрагмент фрески, який дає змогу встановити відмітку первісного рівня підлоги. На південній стіні під пізньою композицією «Страшний суд» зберігся тематичний фресковий розпис, очевидно, того самого сюжету. На сходовій клітці у місцях зіткнення сходів і сходового стовпа виявлено залишки давнього тиньку із слідами пігментів. Із зовнішнього боку північної стіни вціліло два зображення звірів.
До давньоруського часу відносять також графіті – написи і рисунки на тиньку. У верхній частині сходового стовпа збереглися графіті у вигляді кипарисового листя і квітучого хреста. Напис на північному фасаді собору згадує ігумена Києво-Печерського монастиря Стефана, що дає право датувати його 1074–94. На західному фасаді собору виявлено напис праворуч від входу – «ВЬСЄВОЛОЖА». Дослідники припускають два варіанти інтерпретації напису: або мається на увазі дружина Всеволода Ярославича, або ж ідеться про собор Михаїла, що належав роду Всеволода. Найімовірніше, напис пояснює, що це – вотчинний собор Всеволода Ярославича, Настінний живопис першого поверху неодноразово переписувався, під малюнками 19–20 ст. виявилися цілі композиції та фрагменти розписів 18 ст., які під час реставрації були почасти розкриті й відновлені. На стінах апсиди розташовано зображення Богоматері та Іоанна Предтечі, над ними – архангелів Михаїла і Гавриїла; на південному боці вівтарної арки – «Князь Володимир», на північному – «Страдник у військовому вбранні». На арці, що відділяє притвор і центральну частину, з південного боку – «Патріарх Іоаким», з північного – «Страдниця Євдокія». На північній стіні передвівтарної частини – «Успіння», на південній – «Різдво Христове» і «Різдво Богоматері» в одній рамці. На східній стіні притвору – «Воскресіння», на північній – «Воскресіння Лазаря», на склепінні притвору – композиція «Бог-Отець». Під зображенням Бога-Отця на склепінні вівтарної Конхи раннього розпису не виявлено. Центральний віконний проріз апсиди, закладений у 19 ст., зайнятий композицією «Ісус Христос на троні». Решта живопису також належить до 19–20 ст. – «Пр. Феодосій Печерський», «Пр. Антоній Печерський», «Св. Василій Великий», «Іоанн Златоуст», «Печерська Богородиця».
Розпис південної стіни притвору – композиція «Страшний суд» – помітно відрізняється від решти пізнього олійного живопису собору як за композицією, так і за манерою письма.

• Викова Р.
,
• Всеволод
,
• Каргер М.
,
• Мовчан І.
,
• Ярослав Мудрий