Древними оставались средняя глава и купол над Иоанно-Предтеченским приделом.
Также до взрыва 1941 года на северной наружной стене древними оставались части Иоанно-Предтеченской церкви, объединенные в XVII веке с основным храмом. Купол над этой частью храма, как и своды самой церкви, были древними. В XVII веке Предтеченский храм был разделен на два этажа, и верхняя его часть присоединена к хорам Великой церкви.
Успенский собор был заминирован и разрушен во время Второй мировой войны в 1941 году и до наших дней сохранился только Иоанно-Богословский придел.
Долгое время считалось, что древние части Великой Печерской церкви, ввиду множества реконструкций и перестроек, не сохранились. Однако в результате исследований XIX–XX веков были обнаружены фрагменты, относящиеся к XI веку. Так, на плинфах собора были найдены не только отдельные буквы кириллицы, но и целые слова и фразы. На стенах сохранились изображения крестов, надписи и рисунки, сделанные мастерами-строителями по сырому раствору. Во время археологических раскопок престола в 1965 году были обнаружены фрагменты горшка, в котором находились завернутые в ткань частицы мощей. Там же были найдены плитки и кусочки смальты XI века. Это все, что осталось от престола XI века после реконструкций 1729, 1755 и 1895 годов. В кирпичной кладке основания престола 1729 года был обнаружен шиферный столп, вкопанный в землю.
Возможно, это часть «краеугольного камня», заложенного при закладке храма. Раскопки у основания этого камня показали, что он вкопан в грунт в XI веке. Были найдены и остатки жертвенника, а также большое количество фрагментов первоначального пола из шиферных плит, инкрустированных кусочками смальты. При восстановлении собора отдельные фрагменты пола были оставлены для осмотра.
Во время последнего восстановления Успенского собора Предтеченский придел приобрел вид отдельного храма внутри Великой церкви. В нем были собраны все найденные во время реконструкции останки, прежде погребенные в соборе под спудом.
21 ноября 1998 года, в день памяти Архистратига Божия Михаила, Предстоятель Украинской Православной Церкви митрополит Киевский и всея Украины Владимир положил первый кирпич в основание вновь возрождающейся Великой церкви. Спустя два года, 24 августа 2000 года, Блаженнейший Владимир освятил величественный храм, выросший на месте руин. При восстановлении Успенскому собору были возвращены формы и декор XVIII века.
Над воссозданием барочных фронтонов, которыми во второй половине XVIII века были украшены фасады храма, работали киевские художники-реставраторы С. Баяндин и Ю. Гузенко. Образы пророков, Архангелов и преподобных Печерских написаны в свободной художественной манере, характерной для украинского барокко. Теми же авторами расписаны фасады собора. В своем проекте настенной живописи художники стремились воплотить украинскую барочную традицию. Всего на стенах собора помещено 186 композиций.
Обновленный Успенский собор, как и в XVIII веке, украшают 48 рипид. На позолоту рипид, крестов и куполов было израсходовано 8,514 кг сусального золота. Изразцы как храмовое украшение стали использоваться еще в конце X века. На восстановленном Успенском храме имеются 562 гипсовые розетки. В интерьере храма предполагается восстановить росписи XVIII века по акварельным рисункам академика Ф. Солнцева, сохранившимся в Историческом архиве С.-Петербурга. Они послужат образцами для подборки сюжетных композиций, которые дополнят отсутствующие фрагменты. Стены интерьера планируется украсить лепными элементами: карнизами, поясами, растительными орнаментами в стиле украинского барокко.
Первоначальное убранство Успенского собора отличалось величием и красотой. Внутри стены храма были украшены разноцветной мозаикой, пол выложен узорами из камня разных пород, глава – позолочена, а крест на куполе выкован из золота. Современники называли эту церковь «боголепной» и «небеси подобной». К сожалению, до нашего времени все это великолепие не сохранилось. Постепенно мозаики заменялись росписями. Посетивший Успенский собор в XVII веке Павел Алеппский описывал находившийся в алтаре образ Богородицы, подобный Киево-Софийскому, под ним – образ Христа в окружении апостолов (Евхаристия), а на западной стене церкви – образ Успения, мозаичный пол в алтаре и мраморный мозаичный цоколь вокруг кафедры. В XVIII веке мозаики были заменены росписью, впоследствии неоднократно обновлявшейся. В 1893 году собор был расписан группой художников под руководством В. Верещагина.
Древний престол Великой церкви был из кирпича. Первоначально он был покрыт мраморной доской, а в 1744 году обложен серебром. На жертвеннике находился золотой крест с частицами крови Христа, столба бичевания и вервия от столба бичевания.