Кирилловская церковь была построена в середине XII века на далекой окраине древнего Киева — Дорогожичах. Отсюда основатель церкви черниговский князь Всеволод Ольгович в 1139 году взял штурмом Киев в ходе междоусобной борьбы за великий киевский престол. Для представителей династии Ольговичей храм служил загородной резиденцией и фамильной усыпальницей. В 1194 году здесь был погребен киевский князь Святослав — герой древнерусской поэмы „Слово о полку Игореве". За время своего существования Кирилловская церковь знала периоды запустения, ремонты, поновления. В 1748—1760 гг. здесь при участии известного украинского зодчего И. Григоровича-Барского были построены каменные монастырские здания, от которых до наших дней сохранилась лишь часть ограды с угловой башенкой. После перестроек XVII—XVIII вв. древняя Кирилловская церковь получила современный внешний облик с характерными чертами украинской барочной архитектуры. В 60-е годы XIX века Кирилловская церковь становится в центре внимания общественности: под штукатуркой XVIII века на ее стенах были обнаружены фресковые росписи XII века. В 1881—1884 гг. под руководством профессора А. Прахова в храме проводятся огромные работы по расчистке фресок и поновленик) стенописи. В них принимали участие преподаватели и ученики Киевской рисовальной школы — Н. Мурашко, И. Селезнев, Н. Пимоненко, X. Платонов, И. Ижакевич, С. Гайдук, Ф. Зозулин и др. В 1884 году здесь работал Михаил Врубель. По требованию церкви открытые древние фрески были вновь переписаны масляными красками. Тогда же были установлены мраморные парапеты хор и иконостас.

В мае 1929 года Кирилловская церковь была объявлена Государственным историко-культурным музеем-заповедником. Здесь развернулись исследовательские работы, прерванные Великой Отечественной войной. В послевоенное время в храме проводились большие противоаварийные работы по укреплению стен и фундаментов, деформировавшихся из-за разрушения древних подземных ходов. Только после этого были продолжены архитектурно-археологические исследования, расчистка и реставрация живописи. Музей вновь открыл свои двери для посещения.

Архитектура Кирилловской церкви хорошо сохранилась с XII века. Перестройки XVII—XVIII вв. выразились в основном в перекладке части сводов, достройке четырех боковых куполов, возведении пышного фронтона над входом, оформлении окон и порталов лепным декором. Древние архитектурные формы четко читаются под этими достройками.

Это было трехнефное трехапсидное шестистолпное однокупольное здание, вытянутое по оси запад—восток. Его размеры 31 х 18,4 метра, высота 28 метров. Древнее закомарное покрытие не уцелело. Декор фасадов состоял из аркатурного пояска в верхней части стен, барабана и легких полуколонок на барабане и апсидах. Стены снаружи, по-видимому, были оштукатурены, откосы окон и порталы украшали фресковые росписи. Сложено здание в технике порядовой кладки на известково-цемяночном растворе.

Центральное подкупольное пространство храма — высокое, свободное, хорошо освещенное, с хорами в западной части — контрастировало с остальными помещениями: полутемным нартексом с нишами-аркосолиями для гробниц, крещальней, узкой лестницей на хоры в толще северной стены, небольшой молельней на хорах. Особенностью храма были маленькие придельные хоры перед южной апсидой, куда вела лестница в толще стены алтаря.

Стены Кирилловской церкви покрыты живописью — фресками XII века, раскрытыми из-под масляных записей, отдельными фрагментами темперной росписи XVII века и масляными работами XIX века на участках, где фрески не сохранились.

От древних фресок, украшавших все помещения храма, осталось около 800 квадратных метров росписей, представляющих собой ценные художественные произведения периода Древней Руси.

В подкупольной части сохранились изображения апостолов в барабане, евангелистов на парусах, полуфигуры мучеников в медальонах на подпружных арках. В алтаре — ,,Евхаристия", под нею — святители. На столбах предалтарной арки — "Благовещенье", "Сретенье" и монументальные фигуры апостолов Петра и Павла. В центральном нефе важное место занимают изображения святых воинов, что вероятно, отвечало запросам феодальной знати в эпоху жестоких междоусобиц. На двух стенах трансепта — многофигурные композиции "Успение богоматери" и "Рождество Христа". Среди фресок — многочисленные фигуры пророков, столпников, красочные орнаменты. На стенах и сводах нартекса сохранилась композиция "Страшный суд", которая, начиная с XII века, получила распространение в древнерусской стенописи. Она использовалась церковниками и феодалами для социального угнетения трудящихся, для внушения им мыслей о смирении и покорности.

Для фресок Кирилловской церкви характерно сочетание крупных цветовых пятен — белых, розовых, голубых, оливковых. Росписям присуща выраженная графичность. Решая плоскостно одеяния фигур, мастера делали акцент на лица, создавая образы исключительной выразительности (например, фигуры святителей в северной апсиде). Богатством колорита и изобилием жизненных деталей отличаются сцены из ,,Жития Кирилла Александрийского" в южной апсиде. Многие изображения, например фреска ,,Ангел, свивающий небо", отмечены смелостью композиционных приемов. Кирилловские фрески — один из самых интересных живописных ансамблей XII века в древнерусском искусстве.

Из темперных росписей XVII века сохранился замечательный портрет игумена Иннокентия Монастырского — известного дипломата и общественного деятеля, написанный на пилоне южного нефа. Портрет является ценным памятником украинской портретной живописи того времени.

Среди масляной росписи, выполненной во время реставрации в XIX веке, особое место занимают работы известного русского художника Михаила Врубеля, в которых проявился его могучий талант монументалиста и новатора-колориста. Одно из самых сильных его произведений в храме — „Сошествие святого духа", занимающее свод хор. В изображениях апостолов художник с необычайной силой передал сложность человеческих чувств, создал галерею портретов с глубокой психологической характеристикой. Здесь же на хорах М. Врубелем исполнены "Ангелы с лабарами", полуфигура Христа, головы пророков Моисея и Соломона. В нише нартекса художник написал "Надгробный плач". Построенная на контрасте плавных движений трех скорбно склонившихся ангелов и неподвижности тела Христа, на сочетании холодного зеленовато-серого и напряженных охристых тонов, эта сцена поразительно передает глубину человеческого горя.

Для мраморного иконостаса, выполненного по эскизам А. Прахова, М. Врубель написал в Венеции иконы „Афанасий", "Богоматерь", "Христос" и "Кирилл". Эти произведения отличаются образностью, глубоким реализмом и высоким живописным мастерством. Наиболее удалась художнику ..Богоматерь". В бездонных глазах этой хрупкой молодой женщины, одетой в дорогие ткани, столько страдания и тревоги за судьбу сына, что она воспринимается как олицетворение материнской скорби и стоит в ряду лучших женских образов, созданных Врубелем.

Древняя архитектура Кирилловской церкви и ее замечательные настенные росписи делают этот памятник одним из самых ценных и интересных музеев страны. Здесь проводятся концерты древнерусской музыки в грамзаписи, выступают артисты филармонии.