Над проектом Щусев, как всегда, работал быстро. Через год, в марте 1905 года, он продемонстрировал результат архиепископу Антонию, который обратился в Синод с просьбой утвердить работу Щусева. Понравился проект и членам археологической комиссии, хотя и с оговорками — предложенное автором пятиглавое завершение не соответствовало представлениям о том, каким должен был быть внешний вид киевских церквей в ХII веке. Но в тот момент Щусев видел древний храм таким, как подсказывала ему интуиция. В декабре 1906 года император Николай II одобрил проект восстановления храма, и можно было начинать…
Вот как сам Щусев рассказывал об этом: «В мае месяце 1907 года, 20-го числа был положен под северо-восточным пилоном краеугольный камень закладки Васильевского храма в Овруче… Здесь я последовательно опишу общий ход раскопок, шедших по тем стенам, которые были намечены в плане реставрации. Глубокие раскопки до материка 4-х пилонов, намеченных в плане реставрации, обнаружили на тех же местах древние фундаменты пилонов, сложенные из неправильных кусков красного кремнистого местного песчаника и просто залитые раствором. Древний фундамент шел прямо до материка, т. е. на глубину 3 аршин от линии предполагаемого древнего пола.
Чрезвычайно важно определить настоящую линию пола; для этого последовательно были сняты наносные пласты земли, которые и обнаружили в пролете северных дверей часть красной плиты, заделанной одним концом в стену. Разница найденного уровня пола от намеченного на реставрационном чертеже оказалась незначительной — всего на 0,08 метра выше предполагаемого уровня.
Очистив место от наносного грунта и свалив последний в овраг, прилегающий к развалинам с западной стороны, благодаря чему площадь перед западным входом увеличилась (овраг, по словам старожилов, образовался всего 60 лет назад, ранее его не было, а потому засыпка его помогла только реставрации), приступили к выемке земли под новые фундаменты, намеченные реставрацией, а именно — южной стеной и западной, а также и к подводке фундаментов под существующие развалины.
Подводить фундаменты под столь непрочные стены было делом опасным и трудным, особенно при наличности очень плохих каменщиков, не имевших совершенно понятия о подобной работе.
Программа работ была следующая: вынимать через каждые три часа по куску древнего фундамента шириной два аршина, начиная с юго-восточного угла абсид, подделывать новый фундамент из бута же (местного красного кварцита на цементе) и, подходя фундаментом под древнюю стену, подбивать под нее бетонную массу железной трамбовкой. Такой фундамент не должен был дать осадки, а поэтому древние стены должны на него сесть, не давши трещин.
Подвигаясь рвом к юго-западному углу, на глубине полтора аршина от линии древнего пола, наткнулись на круглый столб, окопавши который вокруг нашли фундамент по кругу…
Все найденное тщательно обмерено и нанесено на чертежи. Фундамент башен на 12 в. мельче общего фундамента. Найденный фундамент башни на юго-западном углу храма заставляет предположить таковую же на северо-западном углу, что раскопками подтвердилось.
Найденные остатки фундаментов башен, остатки древней кладки, одновременной с кладкой храма, дают очень интересное освещение архитектуры храма. Он имел на углах западного фасада две древние башни, подобно собору в Чернигове (имеется в виду Пятницкая церковь в Чернигове, автором которой также считался Петр Милонег. —
Конечно, предположение о его пятиглавии тогда само собою падает, ибо не могло быть такого количества глав на столь небольшом храме, имеющем еще две башни.
…К приезду (повторному) Покрышкина мною была раскопана площадь по склону к югу от храма, непосредственно прилегающая к фундаменту. На эту сторону главным образом и упали стены башни и были покрыты с течением времени слоем наносной земли. Раскопки площади обозначили ясно все места упавших стен, и башни их хорошо было можно различить и находить детали, способствующие выяснению фасада реставрации.
Приехавший Покрышкин решительно разрыл часть упавших стен и нашел интересную деталь арочного карнизика, а под ним два ряда кирпича в елку. Положение точно определяется найденной под ним перемычкой окна, а потому на фасад он наносится на вполне определенное место. Части арочного карниза и ранее были найдены при раскопках.
Ввиду того, что проект реставрации, благодаря обнаруженным раскопками находкам, должен будет измениться, было решено в нынешнем строительном сезоне только ограничиться подводкой фундаментов и выведением части новых фундаментов под пилоны и южную стену до башни, а также продолжать кладку четырех пилонов до высоты парусов в куполе и кладку части южной стены, что и было сделано и чем и закончены были работы в конце сентября 1907 года.