Це – перший християнський храм, побудований на Русі після хрещення киян князем Володимиром (але не перший взагалі: відомо про існування в Києві більше ранньої церкви Св. Іллі). Вважається, що Десятинну церкву було споруджено в період 986- 996 рр. і освячено в ім’я Пресвятої Богородиці. Князь виділив на зведення та підтримку храму десяту частину своїх доходів – десятину, – звідки й пішла його назва.
На початку 11 ст. Десятинна церква була пошкоджена пожежею, але незабаром її відновили та розширили, додавши з трьох боків закриті галереї. Незабаром у храмі розмістилася князівська усипальниця, де були поховані Володимир і його дружина, а згодом – перенесені останки княгині Ольги, князів Ярополка та Олега Древлянського. В 1169 р. церкву розграбували війська володимирського князя Андрія Боголюбського, в 1203 р. – армія Рюрика Ростиславича. Відповідно до легенди, наприкінці 1240 р., під час облоги Києва військами хана Батия, Десятинна церква завалилася під вагою людей, які набилися в неї. В 1842 р. на руїнах храму була побудована Нова Десятинна церква, яка знищила всі доти вцілілі стіни древньої святині. Нову церкву було зруйновано в 1928 р. радянською владою.
Про первісний вигляд Десятинної церкви відомо дуже мало, реконструкції, що існують, сильно відрізняються пропорціями, будовою куполів і навіть їхнім числом. Вивчення фундаментів дозволяє з упевненістю говорити лише про те, що храм був тринавовим, шестистовпним і мав велику зовнішню галерею, яка збільшувала його площу майже втричі. Традиційно храм реконструюють у візантійському стилі, однак деякі деталі вказують на те, що Десятинна церква була зведена за участі західноєвропейських майстрів і мала риси латинської культової архітектури.