Перша кам’яна церква Київської Русі. Споруджена давньоруськими та візантійськими майстрами у 989-996 рр. у період князювання Володимира Святославовича, котрий виділив на її побудову десяту частину княжих доходів – десятину. Звідси й виникла назва храму. Храм було закладено на честь Успіння Божої Матері. За легендою, храм побудували на тому місці, де язичницькому богові Перуну були принесені в жертву жвох християн – Іоанна і Федора.
Церква представляла собою хрестово-купольний шестистовпний храм. На початку ХІ ст. її оточили галереями. Десятинну церкву вкрашали мозаїка, фрески, різні мармурові та шиферні плити (ікони, хрести та посуд привезено з Херсонеса Тавридського (Корсуня). У Десятинній церкві поховані Володимир Святославович та його жінка – візантійська царівна Анна, сюди ж з Вишгорода привезли прах княгині Ольги.
Наприкінці 1240 р. орди хана Батия, захопивши Київ, знищили Десятинну церкву – останню схованку киян.
Розкопки руїн почалися за ініціативи митрополита Петра Могили. У 30-х рр. XVII ст. святителем Петром Могилою було знайдено у руїнах саркофаг князя Володимира і його дружини Анни. Череп князя поклали у церкві Преображення Господнього (Спаса-на-Берестові), потім його перенесли до Успенської церкви Києво-Печерської лаври. Кість і щелепу передали до Софійського собору. Все інше знову поховали. Святитель на місці Десятинної церкви побудував храм на честь свт. Миколая, що простояла до 1824 р. За заповітом Петро Могила залишав на відновлення Десятинної церкви тисячу золотих.
У 1758 р. церква потребувала відбудови, яку було проведено за наглядом монахині Флорівського монастиря Нектарії (Долгорукої). Знову знайшли й перепоховали саркофаги.
У 1824 р. митрополит Євгеній Болховитінов доручив розчистити фундамент Десятинної церкви археологу К. А. Лохвицькому, а у 1826 р. — Єфимову. Були знайдені залишки мармуру, мозаїки, яшми. Розкоп залишили без охорони і його почали розкрадати. 2 серпня 1828 р. освятили початок будівництва нової церкви. За конкурсом будівництво нової церкви доручили петербурзькому архітектору В. П. Стасову. Будівництво нового храму в імперському, візантійсько-московському стилі, що не мав нічого спільного з первісною будовою, коштувало понад 100 тис. рублів золотом. Іконостас склали з копій ікон іконостасу Казанського собору в Петербурзі, створених художником Боровиковським. 15 липня 1842 р. нову Десятинну церкву освятили митрополит київський Філарет, архієпископ Житомирський Никанор і єпископ смоленський Йосип.
Декілька цеглин Десятинної церкви були закладені 31 липня 1837 р. у фундамент Червоного корпусу Київського університету, що мало символізувати зв’язок Київського університету Св. Володимира з просвітницьким спадком рівноапостольного князя як Хрестителя Русі.
У 1928 р. Десятинну церкву, як і багато інших пам’ятників культури і мистецтва дорадянського періоду, було знищено радянською владою. В 1938-1939 рр. експедиція Інституту історії матеріальної культури АН СРСР під керівництвом М. К. Каргера провела фундаментальне вивчення залишків всіх частин Десятинної церкви. Під час розкопок віднайшли фрагменти мозаїкової підлоги, фрескового й мозаїчного прикрашення храму, кам’яні гробниці, залишки фундаментів та под. Поруч з Десятинною церквою були знайдені руїни князівських палаців й помешкань бояр, а також ремісничі майстерні й численні поховання IX—X ст. Археологічні знахідки зберігаються в заповіднику Софійський музей, в Національному музеї історії України. План і врятовані деталі свідчать про мистецтво Херсонеса і ранню добу візантійського стилю.
