Лебединцев выделяет такие периоды строительства Успенского собора:
1) на начало XVII в. – одноглавый храм, у северо-западного угла была Иоанно-Предтеченская церковь с одним куполом. С северного и южного фасада находились более поздние небольшие низкие пристройки-усыпальницы с отдельными входами, а также невысокие часовни с двускатными крышами у западного фасада;
2) после 1638 г. при Петре Могиле – пятикупольный храм;
3) последняя четверть XVII в. – на юго-западном углу пристроен боковой придел, симметричный Предтеченской церкви. Часовни на западном фасаде заменили низкой длинной папертью на всю ширину храма;
4) все пристройки подняты на уровень основного строительного объема. На фасадах устроены фронтоны. В верхней части древних северной и южной стен сделаны арочные проемы. С южной стороны над боковыми приделами Трех святителей и Иоанна Богослова выстроен боковой придел святого Андрея Первозванного. С северной стороны вместо часовен Ельцов и Корецких на нижнем этаже обустроен боковой придел во имя архидиакона Стефана, а на втором этаже – боковой придел Преображения Господня».
Согласно современным исследованиям, строительная история Успенского собора распределяется на пять основных периодов, а сама история включает такие этапы: 1073-1077 гг. – общестроительные работы;
1083-1088 гг. – отделка собора фресками и мозаиками;
1089 г. – освящение собора;
1080-1108 гг. – строительство возле северо-западного угла Успенского собора часовни во имя Иоанна Предтечи;
1230 г. – разрушение храма землетрясением; 1240 г. – надстройка часовни во имя Иоанна Предтечи;
1240-1482 гг. – многократное разрушение татаро-монгольскими ордами монастыря и Успенского собора; 1516 г. – пристройка на средства князя Константина Острожского к полуденно-восточному углу собора придела во имя Иоанна Богослова; 1599-1624 гг. – восстановительные и отделочные работы при архимандрите Елисее Плетенецком. Пристройка часовни возле северо-восточного угла Успенского собора;
1638-1644 гг. – строительство придела панов Ельцов перед восточным фасадом церкви Иоанна Предтечи. Расширение приделов св. Стефана и св. Иоанна Богослова;
1670-1687 гг. – формирование Трехсвятительского и Стефановского приделов;
1718 г. – пожар в Киево-Печерской Лавре, который нанес огромный урон Успенскому собору;
1722-1730 гг. – восстановление собора после пожара 1718 г.;
1772-1777 гг. – восстановление и выполнение новых росписей;
1893-1901 гг. – ремонтно-реставрационные работы, полная замена барочной стилистики на псевдовизантийскую; 1923 г. – организация музея на территории Киево-Печерской Лавры. Митрополит Самуил Миславский приводит такие сведения о размерах и архитектуре церкви после восстановительных работ 1720-1729 гг: «Соборная большая Успения Пресвятыя Богородицы церковь, о семи больших главах, четырехугольная, в длину с олтарем на 21, в ширину с приделами на 20 с половиной саженей, высотой до кровли 7 саженей, а от кровли с двумя куполами по крест 15 саженей, а всего шириной по крест 22 сажени».
В документе 1810 года приведена такая характеристика Успенского собора: «Соборная церковь в Печерской Лавре не имеет своего первоначального вида. Батыево нашествие и пожар 1718-го года совершенно его преобразовали» .
Труды митрополитов С. Мислав- ского, Е. Болховитинова и других авторов ХУІІ-первой половины XIX века имели в основном описательный характер…».
Известно, что во время обследования Успенского собора в 1826 году, которым руководили А. Меленский и М. Ефимов, происходил ремонт фасадов собора. «Как свидетельствуют архивные документы, строители, выполнявшие в то время ремонт церкви, сбили с фасадов сооружения «старую штукатурку… до кирпича». На восточном фасаде бокового придела архидиакона Стефана при этом была обнаружена сквозная трещина, переходившая на арки здания». Тогда же были предложены противодеформационные мероприятия, которые касались устройства возле фундамента кирпичного контрфорса, закрепления фундаментов, ликвидации трещины и выкладки каменной арки для закрепления свода.
Из архивных источников известно, что «в 1842 году во время посещения Киево-Печерской Лавры Николай І обратил внимание на возобновление настенных росписей в Успенском соборе, которые выполнял иеромонах Иринарх. Император заметил непрофессионализм работ, дал приказ об их прекращении и создании специальной комиссии». В частности, в Лавру командировали академика Ф.Г. Солнцева, который выполнил разрезы Успенского собора с настенной живописью. Эти чертежи свидетельствуют не только о том, что на время обследования росписи полностью покрывали стены, простенки между окнами и своды собора, не только о тематике росписей, но и об интерьере в целом и элементах декоративного убранства и иконостасах.