Проводя исследования руин Успенского собора М. В. Холостенко обнаружил: «жертвенник смонтирован на деревянном каркасе из медных листов с серебряными накладками – вставками с барельефами и лентами орнамента с жертвенника тысячи семьсот шестьдесят четыре г. В жертвеннике обнаружен подвал из плинфы, обложенный в XIX в. кирпичными стенками… В углах выстилания жертвенника найдены низы четырех шиферных столбов, верхи которых отбиты. Столбы имели пазы-четвертки для плит заполнения. Очевидно, это остатки древнего жертвенника, близкого по конструкции к первоначальному престолу, описанному в «Печерском Патерике».
Раскопки 1962-63 года Обнаружено: «…северной стены Стефановского предела. В изломе этой стены было обнаружено, что стена здесь имеет толщину 2 метра разборка завала и внутренней закладки обнаружила ступени внутренней лестницы, располагавшейся в толще северной стены и поперечной преддверной стены. Лестница вела, по-видимому, к ризнице над алтарем Стефановского предела. Окончательная разборка закладки открыла небольшую площадку внизу лестницы шириной 85 см и длиной около 1 м и 8 ступеней лестницы. Ступени сложены из кирпича. Кладка их перевязана с кладкой стен, то есть внутристенная лестница сооружалась одновременно с возведением стен Стефановского предела. Ширина лестницы 73 см. Подступенки 28-38 см, проступи 30-41 см. Проступы были покрыты досками, а проступки 2-х уцелевших ступеней – шиферными плитами… Это плита первоначального мозаичного пола собора, снятая с места при ремонте пола и заложенная в кладку внутристенной лестницы».
В результате исследования собора в 1952 году было установлено, что деревянные связки располагались на уровне пяток свода.
Согласно результатам последних петрографических и микрохимических исследований остатков собора, которые дополнили предыдущие сведения и исторические свидетельства, в строительстве Успенского собора можно выделить семь строительных периодов. На первом периоде было возведено древнерусское ядро храма: трехнефный шестистолпный трехапсидный собор с Иоанно-Предтеченской крещальней перед северным фасадом собора, возле его северо-западного угла, тогда же продолжались определенные работы по надстройке и ремонту собора, которые существенно не изменили его внешний вид. На другом периоде к западному фасаду, с Южной стороны, была пристроена часовня над могилой княгини Евпраксии Ремонтные работы продолжались и на третьем периоде строительной истории Успенского собора.
Если первый, второй и третий периоды связаны с княжескими временами и средневековьем, то четвертый период начался во времена ренессанса (возрождения) в Украине, а завершился уже во времена господства стиля барокко. Именно на четвертом периоде происходило значительное обновление сооружений Печерского монастыря, тогда же с северной стороны к Успенскому собору был пристроен стефановский придел, к восточной стене Иоанно-Предтеченской церкви была достроена часовня Ельцов. Пятый строительный период эпохи барокко связан с расширением и перестройкой Успенского собора, изменением количества и формы куполов, изменением формы приделов, которые получили завершение согласно общей пространственной концепции собора, которая, наоборот, осталась средневековой. По состоянию на середину XVII века собор имел высокий свод и девять высоких куполов и верхов, центральная закомара перекрывалась на два склона и увенчивалась барабаном с куполом. Крещальню увенчивала баня с восемью окнами. на гравюрах, выполненных после 1651 года, видно, как изменились также формы крыш, завершение часовни княгини Езпраксии, а в 1677 году, перед западным фасадом, к северу от западного входа в собор, появилось две небольшие часовни. Тогда же был надстроен Трехсвятительский придел.
Особенностью пятого строительного периода является то, что он, хотя хронологически относится ко временам барокко, однако общая архитектурная композиция собора остается средневековой.
Зато в шестом периоде эпохи барокко общая концепция архитектуры Успенского собора начинает меняться, исчезает мелкое членение западного фасада приделами и часовней, которые объединяются в общий объем, Трехсвятительский придел становится монументальным по формам, гармонично сочетаясь с архитектурой Иоанно-Предтеченской крещальни.
Наиболее значительный из тех периодов, которые хронологически принадлежать к эпохе барокко на Украине, является седьмой, последний период. Именно в этот период после пожара 1718 года в результате проведенных ремонтных работ претерпела изменения общая архитектурно-пространственная концепция собора: все боковые приделы были объединены в объеме двухъярусного здания, замкнутого в плане единым периметром. На седьмом периоде Успенский собор приобрел завершенную форму барочного храма. Во время ремонта и одновременной реконструкции были перестроены и расширены Иоанно-Богословский и Стефановский приделы, а также выстроены входные части с юга и севера, вследствие чего собор получил прямоугольное очертание, в котором только с востока выступали полукруглые апсиды и граненые апсиды Иоанно- Богословского и Стефановского приделов.
