La iglesia de la Protección fue construida fuera de la fortaleza, junto a su pared norte. El templo fue erigido por cosacos que vivían en un pequeño asentamiento y en una granja en el lado noroeste junto al río Lopan. En 1724, la parroquia contaba con solo 87 feligreses con sus familias. Los nombres de los fundadores son desconocidos, pero la iglesia fue construida por maestros que conocían la arquitectura popular, el barroco ucraniano y la arquitectura moscovita. Por su composición, se asemeja a las típicas iglesias de madera de tres troncos de Ucrania con un campanario independiente, pero tiene dos pisos. En la base del templo hay un sótano rodeado de arcos. En el sótano se encuentra una iglesia de invierno de un solo altar en honor de los Tres Santos Padres. En el piso superior, rodeado de un balcón, se encuentra una iglesia de verano de un solo altar en honor de la Protección de la Santísima Virgen, que originalmente no estaba calefaccionada. En el sótano se estableció más tarde una cripta para la nobleza local. El volumen central octogonal se conecta por el lado oeste con la parte del altar hexagonal y por el lado este, con un vestíbulo similar. Los volúmenes octogonales de la parte superior del templo están divididos en niveles por salientes y se coronan con cúpulas con cruces. La altura del templo en la parte central es de 48 m. Las paredes exteriores están decoradas con cornisas con un borde dentado, y las esquinas están acentuadas con semicolumnas sobre ménsulas. Los vanos de las ventanas están enmarcados con molduras con columnas y sandrikes decorativos. En el interior del templo superior, el espacio luminoso de tres cámaras, conectadas por arcos, crea un hermoso efecto. El campanario, construido al mismo tiempo que la iglesia, estaba conectado a ella por una galería. Es octogonal, de cuatro niveles, con un sótano, que recuerda a una torre defensiva. La parte superior está coronada por un nivel de campanas, sobre el cual se eleva un campanario de piedra con ventanas y una pequeña cúpula con cruz.

En 1709, por orden de Pedro I, quien visitó Járkov, la fortaleza se amplió hacia el norte, y el templo de la Protección quedó dentro de su territorio. El terreno alrededor de la iglesia pertenecía al coronel Fiódor Shidlovski. En el terreno había construcciones de madera y se había comenzado la construcción de una casa de piedra. En 1708, la propiedad pasó a Lavrenti Shidlovski, sobrino de Fiódor, y el terreno con jardín y construcciones fue entregado al príncipe Kantemir.

En 1726, un evento importante en la vida cultural de Slobozhanshchina influyó en el destino de la iglesia de la Protección. En Járkov, por iniciativa del obispo Epifanio Tikhorsky y el príncipe M.M. Golitsyn, se fundó el monasterio masculino de San Protección con un Colegio, la primera institución de educación superior en la orilla izquierda. Desde 1729, la iglesia se convirtió en monasterial y colegial. Fue reparada, decorada y dotada de utensilios eclesiásticos. En 1732, se instaló una campana de 1,6 toneladas en el campanario. En 1799-1800, la iglesia superior se transformó en catedral, mientras que la inferior continuó sirviendo al colegio. En la sacristía se guardaban muchos monumentos eclesiásticos, evangelios, cruces, candelabros y otros. En la cripta fueron enterrados clérigos y ciudadanos prominentes.

Entre 1820 y 1826, durante la construcción de la nueva Casa Arzobispal, se construyó un pasaje y un refectorio entre ella y el templo, uniendo el templo con el campanario. En 1837, se doraron las cúpulas y cruces. En 1846, la iglesia de la Asunción volvió a convertirse en catedral, a la que se le añadió un campanario, y la iglesia de la Protección se convirtió en la principal iglesia cruzada de la Casa Arzobispal. Entre 1844 y 1856, fue decorada y se instaló calefacción por aire caliente. Entre 1872 y 1874, se amplió el refectorio, se reconstruyó la escalera al segundo piso y se instalaron los coros.

En el siglo XIX y principios del XX, se llevaron a cabo trabajos en el monasterio para construir nuevos edificios y mejorar el territorio. Se erigieron la iglesia de Ozerianska, un edificio basilical junto a la catedral de la Protección, la casa del rector con las puertas principales, la antigua Consistoría, un cuerpo de celdas con refectorio y un apartamento para altos dignatarios espirituales, una capilla con puertas de servicio y varios edificios residenciales y de servicio.

A principios de la década de 1920, el monasterio de San Protección fue cerrado. En sus edificios se instalaron museos y organizaciones. La iglesia de la Protección fue utilizada de manera desordenada y se deterioró. El primer intento de restauración se llevó a cabo en la década de 1950, fue de carácter cosmético, pero salvó el templo de la destrucción. En la década de 1960, se decidió restaurar el templo en su forma del siglo XVII, desmantelando partes construidas en el siglo XIX: el refectorio y los pasajes a la Casa Arzobispal y la iglesia de Ozerianska.

En 1992, el complejo del monasterio de San Protección fue devuelto a la iglesia. Se le entregaron los edificios y monumentos arquitectónicos en su territorio. Según un acuerdo con la administración diocesana, las instalaciones serán utilizadas por organizaciones y para apartamentos de residentes. Continúan los trabajos de restauración de la iglesia de la Protección, en la que se ha reanudado el servicio en la iglesia inferior. El nuevo proyecto de restauración prevé la recreación de las partes que fueron desmanteladas anteriormente.