Десятинная церковь была первой каменной церковью Киевской Руси, возведенной на месте, где по приказу князя Владимира принесли в жертву языческому богу Перуну двух христиан, младенца Иоанна и его отца Федора. Строительство храма велось древнерусскими и византийскими мастерами в период с 989 по 996 годы, когда князь Владимир Святославович выделил на это десятую часть своих доходов, что и дало название церкви. Храм был посвящен Успению Божией Матери и представлял собой крестово-купольный шестистолпный храм, окруженный галереями в начале XI века. Его украшали мозаики, фрески и резные мраморные и шиферные платы, а иконы, кресты и посуду привезли из Херсонеса Таврического. Здесь были похоронены Владимир Святославович, его жена византийская царевна Анна и прах княгини Ольги, перенесенный из Вышгорода. В конце 1240 года орды хана Батыя разрушили церковь, которая служила последним убежищем для киевлян.

Раскопки руин начались в 1630-х годах по инициативе митрополита Петра Могилы, который обнаружил саркофаги князя Владимира и его жены Анны. Череп князя был помещен в церкви Преображения Господня, а затем перенесен в Успенскую церковь Киево-Печерской лавры, в то время как кость и челюсть передали Софийскому собору. Оставшиеся останки были снова захоронены. На месте Десятинной церкви Петр Могила построил храм в честь святого Николая, который простоял до 1824 года. В 1758 году церковь была восстановлена под руководством монахини Нектарии из Флоровского монастыря. В 1824 году митрополит Евгений Болховитинов поручил археологу К.А. Лохвицкому расчистить фундамент церкви, а в 1826 году, Ефимову. Были найдены остатки мрамора, мозаики и яшмы, но из-за отсутствия охраны раскопки начали разворовывать.

2 августа 1828 года началось строительство новой церкви, проект которой был разработан петербургским архитектором В.П. Стасовым. Новый храм, выполненный в имперском византийско-московском стиле, был освящен 15 июля 1842 года митрополитом киевским Филаретом, архиепископом Житомирским Никанором и епископом Смоленским Иосифом. В фундамент Красного корпуса Киевского университета были заложены несколько кирпичей из Десятинной церкви, что символизировало связь университета с наследием князя Владимира. В 1928 году церковь была уничтожена советской властью. В 1938-1939 годах экспедиция Института истории материальной культуры АН СССР под руководством М.К. Каргера провела исследование остатков церкви, обнаружив фрагменты мозаичного пола, фресок, каменные гробницы и остатки фундаментов. Рядом были найдены руины княжеских дворцов, жилищ бояр и ремесленные мастерские. Археологические находки хранятся в Софийском музее и Национальном музее истории Украины, свидетельствуя о стиле Херсонеса и ранней византийской эпохи, в котором была построена и украшена церковь.