Одна з найменш постраждалих у 13 ст. будівель Києва, Михайлівський собор являє собою невеликий однокупольний храм київської школи. У плані він хрещатий, тринавовий, із шістьма опорними стовпами. Чотири приміщення між рукавами хреста перекриті баневим верхом.
Особливість планування собору полягала в тому, що його притвор був несиметричний: на північному фасаді він виступав у вигляді гранованої вежі, у якій розміщалися кручені сходи, що вели на хори.
Портал собору має три рівні концентричних арок- архівольт, що надають йому деякої подібності до романських порталів того часу.
Щоб врятувати монастирський храм від зсувів, у 1199 р. майстер Петро Милоніг спорудив на замовлення князя Рюрика Ростиславича грандіозну підпірну стіну. Та це не допомогло.
У 16 ст., під час повені, підпірна стіна собору об- рушилася в Дніпро, а разом із нею завалилися апсиди та східна пара підкупольних стовпів храму.
У 18 ст. собор відновили, втрачений купол було відбудовано заново у формах пізнього українського бароко. Однак західна стіна собору повністю зберегла первісну кладку, оригінальні віконні прорізи та профільовані декоративні ніші.