Храм є одним з найкращих творів архітектора В. Растреллі. Будівельні роботи виконувались під наглядом московського архітектора І. Мічуріна. Зведена в 1747-1753 pp. у північній частині давнього Києва, па краю високої гори, що підноситься над Подолом, церква надзвичайно вдало пов'язана з мальовничим рельєфом. Її витончений силует органічно увінчує гору і є ключовим компонентом панорами Києва з боку Подолу та прилеглих схилів. Споруда частково стоїть на насипному ґрунті колишнього бастіону, що обумовило потребу в особливих інженерних заходах для влаштування міцних фундаментів. Основа храму являє собою Могутній двоповерховий стилобат, у якому розміщено невелику нижню церкву та житлові приміщення. З боку Андріївського узвозу стилобат має вигляд двоповерхового будинку, фасади якого оздоблені пілястрами коринфського ордера.
План церкви - хрещатий, з дуже короткими південним та північним раменами і трохи довшим західним. Східне рамено - зовні півциркульне, а в інтер'єрі має складну криволінійну форму. Середохрестя, яке займає майже дві третини внутрішнього простору, завершене великим круглим підбанником та банею, увінчаною декоративною маківкою. У нижній частині бані, над вікнами підбанника, влаштовано вісім люкарп з круглими вікнами, пишно оздобленими позолоченим орнаментом. Для погашення розпору бані у внутрішніх кутах просторового хреста поставлено прикрашені спареними колонами коринфського ордера масивні пілони, які виконують роль контрфорсів. Над пілонами підносяться тендітні стрункі декоративні верхи, також оздоблені колонами й увінчані маківками витонченого малюнка. Контрастуючи з масивною центральною банею, бічні верхи водночас утворюють типове для українського церковного будівництва XVIII ст. п'ятибаневе завершення. Зовнішнє та внутрішнє оздоблення виконане в стилі бароко з елементами рококо. У центрі фронтони оздоблені позолоченими чавунними картушами з вензелями імператриці Єлизавети Петрівни, оздобленими соковитим позолоченим декором. Головний вхід і великі аркові вікна основного об'єму прикрашені лучковими сандриками з волютами та "рокайлями" в центрі. Розміщені над ними круглі вікна облямовані рельєфним рослинним орнаментом та елементами декору в стилі рококо. Розчленування мас, білі коринфські колони та пілястри з розкріпованими карнизами, які зібрані пучками на рогах будівлі та навкруг пілонів і разом з позолоченими капітелями, орнаментами та картушами виділяються на тлі бірюзових стін, надають храмові особливої пластичної виразності та легкості. У гармонії з екстер'єром урочисто та пишно оздоблено інтер'єр, важливе місце в якому посідають падпрестольний намет, кафедра для проповідника та іконостас, що були виготовлені в Петербурзі за малюнками В. Растреллі і перевезені в Київ. На темно-червоному тлі іконостаса, який є головним акцентом в інтер'єрі, яскраво виділяються позо-лочене різьблення та скульптура. Ікони належать пензлю художника О. Антропова та українських митців Г.та Д. Левицьких. Пізніші малювання виконані П. Бориспольцем та невідомим автором. Протягом XIX ст. храм неодноразово ремонтувався після стихійних лих. Особливих пошкоджень зазнавали верхи церкви, які в процесі ремонтів змінювали свої первісні форми та матеріал покриття. У 1844-1846 pp. під час чергового ремонту дерев'яні сходи на терасу, на якій стоїть Андріївська церква, замінили чавунними. У 1900 р. за проектом архітектора В. Ніколаєва центральїгу баню відновлено у формах, які вона мала до ремонту 1896 р. Найсуттєвішим є останній етап реставраційних робіт 1974-1979 pp. У підсумку досліджень архітектора В. Корнєєвої встановлено ідентичність первісного проекту В. Растреллі з кресленнями, які зберігаються в графічній збірці музею "Альбертіна" у Відні. На основі цього було складено проект реставрації, після здійснення якої храм набув первісного вигляду: відновлено форми та декор завершення, реставровано втрачені деталі чавунних прикрас, позолочено декоративне оздоблення верхів.
О. М. Годованюк