Церковь Пресвятой Троицы Киево-Печерской лавры — уникальное сооружение начала XII века, возведенное над Святыми воротами монастыря. Реставрации и перестройки XVII-XVIII веков коснулись лишь декоративного убранства храма. Выдающимся художественным памятником является ансамбль настенной живописи XVIII века.
Единственная, сохранившаяся из надвратных церквей домонгольского времени. В древнерусских источниках не упоминается. По древней монастырской традиции, зафиксированной в «Тератургиме» Афанасия Кальнофойского, сооружена на средства Святослава Давыдовича из рода черниговских князей, постригшегося в монахи монастыря 17 февраля 1107 года под именем Николая Святоши и умершего после 1142 года. Время постройки каменного сооружения на месте деревянных монастырских ворот можно приблизительно определить в рамках 1107-1111 годов. По свидетельствам того же Кальнофойского, Троицкая церковь была совершенно подобна церкви Благовещения на Золотых воротах.
Храм сохранился практически полностью — в XVII веке переложен лишь свод купола. Он представляет собой почти квадратное в плане здание размером 12 м х 12,5 м. В нижнем ярусе находятся ворота проезда и боковые дополнительные помещения. Верхний ярус занимает однокупольная четырехстолпная церковь с тремя апсидами, утопленными в восточной стене, без нартекса и хоров. Древний вход расположен в западном членении северной стены, первоначально к нему вела наружная деревянная лестница. Фасады расчленены плоскими лопатками, под окнами проходит пояс ниш. Первоначальные формы лучше всего сохранились на южном фасаде храма. По строительной технике Троицкая церковь почти ничем не отличается от сооружений, возведенных около того времени киево-печерскими зодчими. Интересной особенностью является то, что свод алтаря выложен не из кирпича, а из кувшинов-голосников. В 1180-х годах к боковым фасадам церкви примкнули стены монастырской ограды, возведенные при архимандрите Василии. Во время монголо-татарского нашествия они были разрушены.
В первой половине XVII века к северному фасаду Троицкой церкви пристроили каменный притвор с деревянной колокольней и часами на ней. На то время храм был приписан к Больничному монастырю. Начиная с 1695 года, на средства гетмана Мазепы возводились ныне существующие стены крепостной ограды. Одновременно была отреставрирована и Троицкая церковь. Вместо полукруглых закомар на фасадах появились фронтоны в стиле барокко, купол получил грушевидные очертания и верхнюю главку.
Неизвестно, в какой степени пострадала Троицкая церковь во время пожара 1718 года, но с 1731 года начинается ее капитальная перестройка, придавшая сооружению окончательный вид. В это время мастер Василий Стефанович украсил западный и восточный фасады пышной барочной лепкой. Кроме того, они были сплошь покрыты росписью, что придает церкви необычный вид. В 1732 году на заводах Демидова изготовлен чугунный пол храма. Тогда же сооружен резной иконостас — один из лучших украинских сохранившихся иконостасов. Не позднее 1742 года пристроен новый северный притвор, который, по стилистическим признакам, безусловно является творением Иоганна Шеделя.
Росписи Троицкой церкви, выполненные в 1734-1744 годах, представляют собой наилучший ансамбль украинской монументальной живописи той эпохи. Очень интересны резные разрисованные скамьи-стасидии, установленные вдоль западной стены церкви и в притворе.
Крупные реставрационные работы в храме были проведены в 1881-1883 годах и 1957-1958 годах.
