La última iglesia que llevaba el nombre de la Iglesia de la Exaltación de la Cruz se quemó en 1677. En 1690, en su lugar apareció la primera iglesia de madera de San Andrés, que con el tiempo se destruyó. Se instaló una cruz de San Andrés en la colina. A mediados del siglo XVIII, por orden de la emperatriz Elizabeth, comenzó la construcción de una nueva iglesia de San Andrés. Hubo varios proyectos, pero se prefirió el del italiano Bartolomeo Rastrelli. El arquitecto Ivan Michurin, quien complementó significativamente el proyecto de Rastrelli, dirigió la construcción. La construcción se retrasó debido a la renuencia de los sacerdotes a quitar la cruz consagrada. En 1749, los trabajos comenzaron.

La iglesia de San Andrés se considera la última obra maestra de Bartolomeo Rastrelli. Se eleva en la colina de Vieja Kiev, en el lugar de un antiguo bastión. Fue construida por encargo de Elizabeth Petrovna, el proyecto fue desarrollado por Rastrelli en 1748, y la construcción se llevó a cabo de 1749 a 1754 bajo la dirección de Ivan Michurin. En la creación del templo participaron maestros de San Petersburgo, Moscú y Kiev, lo que lo convierte en un monumento de la colaboración entre maestros rusos y ucranianos.

La iglesia ha sido reparada en varias ocasiones. Después de la muerte de Elizabeth Petrovna, cayó en el abandono. La consagración tuvo lugar en 1767. En el siglo XIX, la cúpula fue reparada varias veces, lo que llevó a la distorsión de su forma original. En 1970 se obtuvieron fotocopias de los planos de Rastrelli, según los cuales en 1978 se restauró la cúpula.

La iglesia de San Andrés es un brillante ejemplo del barroco, un estilo que llegó desde Occidente y adquirió características nacionales. El barroco se caracteriza por su pomposidad, espectacularidad y rica decoración. Todas estas características son propias de la iglesia de San Andrés.

El templo se encuentra sobre un estilóbato, que es un edificio de dos pisos. Una amplia escalera de hierro fundido conduce a él. La iglesia tiene forma de cruz, sus dimensiones son 31 por 20 metros, y su altura es de 47 metros. En el interior, está cubierta por una gran cúpula, y por fuera es un templo de cinco cúpulas. Los cimientos fueron establecidos a diferentes profundidades debido a las difíciles condiciones del terreno. En 1844, la escalera de madera fue reemplazada por una de hierro fundido.

La iglesia a menudo estuvo amenazada de destrucción debido a deslizamientos de tierra. En 1787, cayó en el abandono, pero fue salvada por Catalina II. En 1843, debido a un deslizamiento, la iglesia se agrietó, y se llevó a cabo una restauración. A principios del siglo XX, el templo nuevamente enfrentó problemas, y su restauración se completó en 1900.

El exterior de la iglesia está ricamente decorado. Las paredes y cúpulas están adornadas con pilastras y columnas. Las ventanas están enmarcadas con ornamentación de estuco, y en los frontones se colocaron cartuchos de hierro fundido. La colorida pintura de las fachadas realza su pictoricidad.

El interior de la iglesia también está ricamente decorado. El principal enfoque es el iconostasio, realizado según el proyecto de Rastrelli. La pintura de la iglesia, realizada a mediados del siglo XVIII, presenta cuadros seculares con poses efectivas y vestimentas elegantes.

En 1968, la iglesia de San Andrés se convirtió en un museo. Actualmente ha sido restaurada. Entre las reliquias de la iglesia se encuentra una parte de las reliquias de San Andrés. En 2018, la iglesia fue entregada al Patriarcado de Constantinopla para la celebración de servicios religiosos.