Am 19. Mai 1566 begann der Bau der Kirche zu Ehren der Pechersker Wundertäter Anton und Theodosius. Ein Jahr später, als der Bau fast abgeschlossen war, stürzte das steinerne Gewölbe ein. Auf Befehl des Abtes Sergius wurde der Schutt geräumt und die Arbeiten fortgesetzt. Der neue Tempel war säulenlos, einheitlich, rechteckig mit einer Apsis, einem warmen Speisesaal, Kellern und einer Backstube im Untergeschoss. Entgegen der Tradition wurde der Altar nicht im Osten, sondern im Süden platziert. Die Architektur der Kirche spiegelte moskau-susdalische Formen wider. Das strenge Erscheinungsbild des Tempels wurde durch dekorative Fensterrahmen der zweiten Etage und Gesimse gemildert. Im Jahr 1677 stürzte die Kirche aufgrund von Verfall ein. Während der Bauarbeiten wurden die mittleren Pilaster bei der Anbringung neuer Fenster zerstört. Im Jahr 1806 wurde links zum alten Eingang ein Anbau zur Erweiterung der Sakristei hinzugefügt. 1832 wurde der alte Eingang endgültig zugemauert. Im Jahr 1807 wurde aus dem ehemaligen Speisesaal eine Kapelle zur Erinnerung an das Erscheinen des wundertätigen Swenski-Ikone gemacht. Das alte Satteldach wurde 1860 durch ein halbrundes ersetzt.

Die Kirche wurde beim Sprengung der Kathedrale im Jahr 1930 beschädigt. Die Kirche der heiligen Anton und Theodosius von Pechersk wurde bis 2012 wiederhergestellt.