Унікальний зразок київської школи давньоруського зодчества, Свято-Василівський собор був побудований князем Володимиром Великим у 997-989 рр. на місці зруйнованого язичницького капища. Приблизно сто років потому правнук Володимира Рюрик Ростиславич (прав. 1170-1214 рр.) побудував на тому ж місці новий кам’яний собор із золоченими куполами. Авторство проекту церкви приписується зодчому Петру Милонегу.
Храм однобанний, тринавовий, чотиристовпний, увінчаний масивним куполом. Цікавою його особливістю є дві циліндричні вежі, що примикають до західного фасаду. Такі вежі перестали споруджувати вже в 12 ст., і нині Василівський собор – єдиний давньоруський пам’ятник, у якому вони збереглися в первісному вигляді.
Чудова схоронність собору обумовлена тим, що він не постраждав під час усобиць 13 ст. і татарської навали. Однак у 1321 р. собор було зруйновано військом Литовського князя Гедеміна, котрий прихильно ставився до православних, але розорив їхню святиню за запеклу оборону міста.
На початку 20 ст. ветхий собор відновили без зміни первісного вигляду. Реконструкцією керував відомий московський архітектор О. Щусєв.