Собор в честь Успения Божией Матери был возведен византийскими зодчими на территории Киево-Печерской лавры в 1073—1078 годах. По своему плану это крестово-купольный трехнефный шестистолпный храм. Конструктивно и технически постройка была упрощена по сравнению с более ранними соборными церквами Киева и Чернигова. В этом памятнике возобладало стремление к созданию простых объемов и лаконизму в интерьере. Правда, еще сохраняется нартекс, но на хоры уже ведет не винтовая лестница в специально пристроенной башне, а прямая лестница в толще западной стены. Храм завершался закомарами, основания которых располагались на одной высоте и венчались одной массивной главой.
Изменилась и техника строительства: вместо кладки со скрытым рядом стали использовать равнослойную с выходом всех рядов плинфы на наружную поверхность стены. Именно эта постройка стала образцом для домонгольского храмового зодчества, оказав огромное влияние на принципы и приемы каменного строительства Древней Руси.
С храмом связано множество монастырских преданий о чудесах, которыми было освящено ее создание. Повесть о строительстве церкви была составлена в 1220-х годов монахом монастыря, впоследствии епископом владимирским и суздальским Симоном. Его сочинение послужило основой знаменитого «Киево-Печерского патерика». Согласно сведениям Симона, монастырский собор в честь Успения Богородицы был заложена в 6581 (1073) году, в княжение Святослава, сына Ярослава Мудрого, который дал на строительство тысячу золотых гривен и сам начал копать ров для фундамента церкви. В основание были положены святые мощи, принесенные мастерами-греками.
В «Киево-Печерском патерике» рассказывается, как четырем царьградским «мастерам церковным» в Константинополе, во Влахернском соборе, явилась Богоматерь и повелела им отправиться в далекий Киев к Антонию и Феодосию для строительства храма в честь нее. «Приду же и сама видети церкве и в ней хощу жити». И дала им Царица Небесная многие мощи святых мучеников, чтобы положить их в основание новой церкви, а также святую икону, которая должна была стать «наместной». При выходе из собора каменных дел мастерам была явлена на небе церковь, которую им предстояло строить. А варяг Шимон, по велению Божией Матери, принес в Печерский монастырь венец и золотой пояс Иисуса Христа, ставший мерой «широты и долготы и высоты тоя пречистыа церкви».
Чудесные знамения сопровождали и закладку храма. Когда константинопольские зодчие прибыли в монастырь, они попросили Антония указать место, где нужно возводить собор. Он ответил: «Три дня будем молиться, и Господь обозначит нам». В первую же ночь Он явился Антонию, который попросил у Него: «Господи, если я обрел благодать перед тобой, пусть будет по всей земле роса, а место, которое тебе угодно осветить, пусть будет сухо». На утро по этому указанию свыше и нашли место для закладки. На другую ночь Антоний с молитвой попросил у Господа, чтобы по всей земле было сухо, а на святом месте выпала роса. И это чудо свершилось. На третий день разметили золотым поясом Христовым основание будущего монастырского собора. «И въздвигъ руце на небо Антоний, рече великым гласомь: „Послушай мене, Господи, днесь, послушай мене огнемъ, да разумеють вси, яко ты еси хотяй сему“. И абие спаде огонь съ небесе и пожьже вся древа и терние, и росу полиза, долину створи, яко же ръвомъ подобно. Сущии же съ святыми от страха падоша яко мертвии. И оттуду начатокъ тоя божественыа церкве» (Киево-Печерский патерик / Подг. текста, пер. и ком. Л.Д. Дмитриева // ПЛДР. XII век. — М., 1980. С. 422.). По «Повести временных лет» мы знаем, что церковь действительно была заложена в 1073 году, но не при преподобном Антонии, который почил 7 мая 1073 года, а при Феодосии: «В се же лето основа бысть церквы Печерьская игуменом Феодосьем <…> Святославу Кыеве седящю» (Повесть временных лет / Подготовка текста, перевод, статьи и комментарии Д.С. Лихачева. Под ред. В.П. Адриановой-Перетц. Изд. Второе. — СПб.: Наука, 1996. С. 422.).Строительство продолжалось долгие 16 лет: церковь «Печерская святыя Богородица манастыря Феодосьева» была освящена в лето 6597 (1089).
По письменным источникам можно сделать заключение об одной исключительной особенности Успенского собора: общие размеры храма были заданы заранее и строители были вынуждены выполнить сложную работу по расчету размеров купола. Его диаметр пришлось увеличить для сохранения пропорций всего сооружения. Во время строительства собора большое внимание уделялось тому, что храм должен был служить потребностям монастыря. Внутреннее пространство храма специально приспособлено для монастырского чина литургии. С 1082 до 1089 года греческие мастера расписывали храм фресками и украшали мозаиками. Вместе с ними, по церковной легенде, работали древнерусские иконники — знаменитые Алипий и Григорий, о которых сохранились рассказы в «Киево-Печерском патерике», но упоминания об их участии в оформлении Успенского собора Патерик не содержит.
Главный храм Печерского монастыря — первый в Киевской Руси каменный собор во имя Успения Богородицы. Монастырь и его церковь со временем приобретают огромный авторитет и становятся излюбленным местом паломничества. Не случайно еще у современников строительства храм получил именование «Великой Успенской церкви».
Возможно, именно в Печерской обители сформировалось представление об Успенском храме как святом месте, оберегаемом небесными силами, в первую очередь самой Богоматерью. Со временем идея Божественного заступничества и покровительства монастырю или граду, где стоит Успенский собор, становится крайне распространенной. В древнерусский период кафедральные храмы почти всех новообразованных епархий посвящались Успению Пречистой Девы. Примером тому Успенские соборы во Владимире Волынском, Владимире-на-Клязме, Ростове, Москве, Смоленске и другие.
Печерский собор служил усыпальницей киевских князей, литовской и украинской шляхты, а также церковных деятелей. Существовало широко распространенное поверие, что это место освобождает умерших от мирских грехов и предоставляет душам покой. Здесь похоронены сестра Владимира Мономаха Евпраксия Всеволодовна, митрополит Петр Могила и многие другие.
В 1240 году храм был поврежден монголо-татарскими ордами, в 1482 году — крымскими татарами, а в 1718 году здание сильно пострадало при огромнейшем монастырском пожаре. После восстановления собор значительно увеличился в размерах и потерял первоначальные формы. Его внутреннее и внешнее декоративное оформление было выполнено в стиле украинского барокко. Работы проводили известные украинские строители и живописцы: Степан Ковнир, Иосиф Белинский, Алимпий Галик.
В 1941 году Успенский собор был взорван занимавшими Киев немецкими войсками. К 2000 году здание отстроили заново в барочных формах XVIII столетия.
