Історія Десятинної церкви стрімко розвивалась у ХVІІІ-ХІХ ст. ст. Так черниця Флорівського монастиря Нектарія (в миру княгиня Наталія Долгорука) відновила її у 1758 році. Правда, під час цього "ремонту" позбивано було із стародавніх стін церкви багато грецьких літер. У 1804 році до Києва приїздив митрополит Московський Платон, який цікавився старожитностями матері городів руських. Не дивлячись на те, що гідом у нього був дослідник старожитностей міста М. Ф. Берлінський, митрополит так і не зміг розпізнати "… она ли есть Десятинная оная славная, и на сем ли месте была", настільки був жалюгідним стан Могилянської церкви і місця на якому вона стояла. 

У 1810 і 1817 роках Київ відвідав М. М. Долгорукий онук вже згадуваної знаменитої стариці Києво-Флорівського монастиря Нектарії Долгорукої. В записках він скаржився на брак людей, які могли б ознайомити його з київськими пам`ятками, а про Десятинну церкву князь зуважив: "Никогда бы я не подумал, что она так брошена и призрена, как я ее нашел". 

Але вже на початку ХІХ століття з ініціативи Київського митрополита Євгенія Болховітінова, вченого історика-дослідника старожитностей, проводяться широкі археологічні дослідження фундаментів Десятинної церкви. Слід відзначити, що Київський митрополит не хотів бачити церкви в руїнах. Як людина вчена, святитель і далекоглядний просвітитель, митрополит Євгеній Болховітінов хотів відродити перший кам`яний храм Руси-України у своїй величі і красі. Тим більше до цього подвигнула його одна історична дискусія, що точилася між ним та графом М. П. Румянцевим, щодо розмірів першого кам`яного храму. 

Офіційною ж датою початку археологічних досліджень Десятинної церкви вважається 17 жовтня 1824 року. Початок розкопок пов`язували з клопотанням київського мешканця "великодушного чтителя священной древности" заштатного гвардії поручика і багатого поміщика О. С. Аннєнкова про дозвіл на власні кошти відбудувати храм. Цю ж саму дату назвав митрополит Євгеній в листі до графа М. П. Румянцева від 10 грудня 1824 року. Але, як вияснилось, перші розкопки були проведені у присутності митрополита за рік до офіційно зафіксованої дати.

Ця перша археологічна розвідка, як свідчить митрополит Євгеній Болховітінов не дала повної картини, проте вирішила принципове питання: давня церква була більшою, ніж побудована на її місці святителем Петром Могилою. Київський митрополит Євгеній Болховітінов доручає розкопки священику Десятинної церкви Михайлу Кочеровському та чиновнику 5-го класу археологу-аматору Кіндрату Лохвицькому. Археологічні дані досліджень Десятинного храму довели правоту митрополита - домонгольська Володимирова церква дійсно була більшою ніж Могилянська . 

Розкопки були багатими і на різні знахідки. Так, було знайдено залишки колон, фресок, мозаїк, багато срібних та золотих старовинних грецьких та інших монет. Під час цих розкопок також було знайдено два найдавніші, особливої продовгуватої форми, дзвони. Знайдено було і дві кам`яних гробниці. Під кришкою однієї із них виявлено жіночий скелет з хрестиком на шиї та ланцюжком з червленого золота, інші золоті прикраси.

Припускають, що ці останки належали грецькій царівні Анні. В іншій кам`яній гробниці було знайдено мощі які ще виявив митрополит Петро Могила, і визнав за Володимирові. В ній збереглися кістки, окрім глави і правої руки, також залишки зотлілої парчової одежі, золотий ґудзик і чоловіче взуття. І насамкінець на північ від Могильної церкви біля самої стіни була знайдена ще одна третя гробниця. Цей саркофаг представляв собою деяку цінність. На ньому зображались плетіння з розетками і ряд візантійських чотириконечних хрестів. Орнаментацією саркофаг дуже був подібний до саркофагу Ярослава Мудрого у святій Софії. В гробниці були знайдено також останки з не зотлілою одежею і парчовим покривалом. В першу хвилину, поки ще не доторкнулося повітря, можна було чітко бачити весь збережений зовнішній вигляд. Без сумніву це була гробниця святої Ольги. Крім дружини великого князя Володимира в Десятинній церкві ніхто із представників князівського жіночого роду не був похований. З часів Ярослава Мудрого всіх жінок, благочестивих княгинь погребали в церкві святої Ірини. Відомий біограф житія княгині Ольги В. Ричка вважає, що Ольга була похована у різьбленому шиферному саркофазі, який експонується нині у Трапезній церкві Національного заповідника "Софія Київська". В "Галереи Киевских достопримечательных видов и древностей" 1857 року, цей відкритий у 1826 році саркофаг, уже беззастережно приписувався княгині Ользі. Далі автор житійного дослідження зазначає, що науковець Є. Архипова датує його ХІІ століттям і сумнівається в його приналежності.

Такі щедрі знахідки і дослідження викликали велике зацікавлення в місцевих київських і петербурзьких урядових колах, щодо відбудови Десятинної церкви. Підтримав їх і митрополит Євгеній. Коли він від`їзджав до Петербурга на Синод, парафіяни звернулися до нього за дозволом спорудити на місці стародавньої церкви новий храм.

І хоча митрополиту Євгенію Болховітінову не зовсім подобався запропонований проект, який на його думку не відповідав стародавньому зразку, все рівно саму ідею відродження храму він всіляко пропагував. Ясно одне - митрополит хотів відродити церкву такою про яку ми мріємо сьогодні - в архітектурному стилі княжої доби. І це дійсно так, що логічно було б відтворити первісну будову, як дорогоцінну пам`ятку славної Київської держави, або продовжуючи традицію архітектури козацької доби, створити ще один храм у стилі козацького бароко.

Але одну і другу ідею перекреслив чинний указ російського імператора Павла І 1800 року, який дозволяв будувати на Україні лише церкви в московсько-петербурзько-синодальному стилі. Десятинну церкву відродили за проектом петербурзького архітектора В. Стасова, хоча митрополит Євгеній свого часу возив до Петербурга проект нової церкви, який був розроблений київським міським архітектором Андрієм Меленським на замовлення О. С. Аннєнкова, але його відхилили. Відкинуто було і проект архітектора Єфімова, який був близький до плану первісної будови. 

Більша частина знайдених під час розкопок речей (золоті та інші дорогоцінні речі та оздоби стародавньої церкви) зникла. Їх привласнив "великодушний чтитель священной древності" - Аннєнков. Пізніше цей "аннєнковський" скарб перекупив інший "чтитель" - російський поміщик Кір`яков і він опинився поза межами України. Це був один із найбільших і найцінніших скарбів серед відомих знахідок Правда деякі монети з розкопок "археолог" пожертвував Київській Духовній Академії.

Поміщик Аннєнков був людиною непростою і знаходився в постійному конфлікті із митрополитом Євгенієм Болховітіновим. Взагалі доля розкопок початку ХІХ століття сповнена не тільки науковими інтересами, але й перипетіями складних особистих стосунків, характерів і амбіцій. Часто такий інтерес співпадав із бажанням привласнити собі цінні знахідки і стверджується, що саме це подвигало поміщика Аннєнкова до відновлення храму. Спочатку цей багатий поміщик скупив всю територію дитинця, а потім зазіхав і на всі інші історичні, пов`язані з князівською добою, місця в Києві. 

Постійний конфлікт між Київським митрополитом Євгенієм Болховітіновим, Олександром Аннєнковим і Кіндратом Лохвицьким не дав змоги встановити віднайдення святинь - залишків поховань князя Володимира. Митрополит Євгеній сумнівався в цих знахідках. Молодий академіст петербуржець Микола Єфімов в своєму щоденнику зазначить, що 7 червня 1826 року відбулося відкриття гробів святого Володимира і Ізяслава. Це підтвердить в своїй праці про Київ і Берлінський, але вже в 1930 в "Московському телеграфе" з`явиться розгромна стаття критики "Опровержение ложных слухов о Десятинной церкви". 

Є всі підстави стверджувати, що автором анонімної статті в газеті був саме митрополит Євгеній Болховітінов. На це вказував свого часу протоієрей Києво-Софійського собору Микола Оглоблін, який вивчав рукописи митрополита Євгенія у Софійській бібліотеці. Сердита критика Київського митрополита тим більше дивує, що вона була ніби звернена і на власну адресу, - зазначає дослідниця Тетяна Ананьєва.

Перекази про знайдення митрополитом Петром Могилою гробниці князя-хрестителя і про перенесення його глави до Великої лаврської церкви святитель Євгеній неодноразово наводив у своїх історичних працях.

Блискучий знавець літератури, митрополит Євгеній Болховітінов розумів якого розповсюдження набула думка про віднайдення саркофага рівноапостольного князя Володимира. Але пояснення його такої поведінки - в почутті глибокої антипатії до недобросовісного, нечистого на руку "шукача" Аннєнкова. З другої сторони конфлікт між Кіндратом Лохвицьким і архітектором Миколою Єфімовим певною мірою зумовив будівництво, як вже було зазначено, нової Десятинної церкви за проектом Стасова. 

За повелінням імператора Миколи І було створено комітет з спорудження храму і 2 серпня 1828 року нова Десятинна церква була закладена митрополитом Євгенієм Болховітіновим після літургії в Трьохсвятительському храмі. Після богослужіння урочистий хресний хід рушив до місця закладки нового Десятинного храму. В основі престолу було покладено камінь із червоного граніту з написом про день закладин нової церкви на честь Різдва Пресвятої Богородиці. Храм будували протягом 13-ти років. Вартість його становила 100 тисяч рублів. 

В архітектурному плані церква вигляділа помпезною з присадистими московськими банями та цибулястими, як на Московщині, главами. Те що побудували у 1828-1842 рр. було образою пам`яті величного Володимирового храму. Це була споруда, в якій архітектор Стасов безладно поєднав російський, візантійський і готичний стилі. Дослідники-любителі старовини Києва називали її ступою.

На долю цієї церкви випала сумнівна відзнака бути першим храмом, збудованим на Україні в так званому квазівізантійсько-російському стилі.

Урочисте освячення відродженого храму відбулося вже після упокоєння митрополита Київського Євгенія Болховітінова (+1837). Звершував чин освячення 19 липня 1842 року його наступник по Київській кафедрі митрополит Філарет Амфітеатров у співслужінні волинського архієпископа Никанора, єпископа Йосифа та численного київського духовенства в присутності фундатора Аннєнкова та Київського генерал-губернатора Бібікова. Очевидці такої славної події справедливо вбачали в ній єднання поколінь. Цього радісного дня імператор Микола І прислав до церкви багатий дар: повне священне вбрання для соборного служіння, а також вбрання на престол, жертовник та аналой. 

Всі ці священні одежі було оздоблено стрічками Володимирського ордену. Нова Десятинна церква не простояла довго. За бідністю парафіян вона стала занепадати і так, що своєю убогістю звернула на себе увагу російського імператора Олександа ІІ, який відвідував в жовтні 1857 року Київ. 

Він наказав храм реставрувати і відпускати на його утримання 600 рублів. Присутнім при цих відвідинах був тодішній настоятель Десятинної церкви протоієрей Петро Гороновський, який і скористався цим випадком, щоб звернути увагу на запустіння храму.

Аннєнковська церква була значно менша своєю площею за старовинну Володимирову і займала тільки південно-західну частину старих фундаментів вівтарних апсид, а частини прилеглих до них фундаментів галерей залишились незабудованими. Зовні в південну стіну нової церкви без певного порядку були вмуровані рештки давніх рельєфних літер колишнього грецького напису з первісної будови Десятинної церкви.

В новому храмі зберігалися останки Володимирової церкви: стародавня мозаїчна підлога з різних ґатунків мармуру та малинового кольору волинського шиферу, а також дорогоцінні рештки мозаїк, керамічних плиток, фрагменти фрескового малювання, давній дзвін, цеглини з родовим знаменом київських князів тризубом та інші деталі старовинної будови. Для того, щоб підкреслити зв`язок храму із стародавнім Володимировим підлогу прикрасили подібними колами або омфаліями, які були відомі у константинопольських палацах і в храмах Херсонеса. 

В нас же омфалій, крім Десятинної церкви був знайдений в Михайлівському соборі Переяслава і в церкві святих Апостолів в Білогородці, що на Київщині. Диякону під час служби слід було виголошувати на цьому колі деякі виголоси. Полоси і ріки, які відходили від омфалій слугували межами для зупинок священиків під час входів і своєрідними зупинками для тих, хто ніс якусь покуту. В стародавніх єпископських кафедрах центральні омфалії слугували також місцем для стояння єпископів.

Потім це замінили архієрейські орлеці. Підлога в деяких частинах нової Десятинної церкви була викладена поливаними глиняними плитками, велику кількість із яких знаходили під час розкопок. Цікавими в цьому відношенні були, як казали тодішні дослідники загадкові знаки, відомі ще на монетах святого Володимира. Одні це пояснювали зображенням родового герба у вигляді тризуба а інші називали це монограмою імені або грецького титулу князя.

Окрім головного вівтарного престолу цей храм ще мав два: на честь рівноапостольного князя Володимира Великого і святителя Миколая. В лівій стороні іконостасу зберігалась ікона святителя Миколая за ім`ям якого Десятинна церква відома в ХVІІ столітті. В церкві був влаштований символічний надгробок святого благовірного і рівноапостольного князя Володимира із темно-сірого мармуру і бронзових позолочених прикрас. На ньому князь Володимир був зображеним у весь зріст (лежачим у гробу).

Вверху надгробку було зображене у сяйві всевидюче око, а під ним 988 рік, трішки нижче рік хрещення і кончини князя; під великокнязівською шапкою був зображений вензель - тризуб великого князя. На другому боці паралельно було влаштовано такий самий символічний надгробок святій рівноапостольній княгині Ользі з дещо відмінними деталями. В храмі знаходилась в лівій стіні поблизу іконостасу, на тому місці де стояв первісний саркофаг з мощами рівноапостольної Ольги, ікона святої із грецьким написом, що перекладався як "Архонтиса (Володарка, авт.) племені Росів, писав Григорій живописець Костянтина Багрянородного".

Як зазначав у своїх спогадах професор Київської Духовної Академії Микола Петров цю ікону передав Десятинній церкві із своєї скарбниці А. М. Муравйов, відомий державний діяч, церковний письменник та історик. 

З мистецької сторони гарно виконаний, він мав досить цікаві деталі: свята Ольга зображалась як і жінки-мироносиці із посудиною єлею в ознаменування того, що вона належала дійсно, як просвітителька і мироносиця Русі до сонму святих жінок-мироносиць. Але пізніше дослідник Я. І Смирнов виявив, що це є копія зображення святої Марії Магдалини голландського художника Квентіна Метиса (1466-1530), і від свого оригіналу, який знаходиться в Луці, образ Десятинної церкви відрізняється тільки відсутністю пейзажу і орнаментацією посудини в руках святої. 

Однак таке саме зображення ХVІІІ століття ми зустрічаємо і в соборі святої Софії (капела Івана Мазепи), де свята рівноапостольна Ольга зображена із посудиною мира. Дане питання залишаємо відкритим, оскільки це піднімає дискусію про іконографію святої рівноапостольної Ольги. Крім цих реліквій в храмі звертали на себе увагу зображення в іконостасі вправно виконані на зразок розписів в Санкт-Петербурзькому Казанському соборі. В новій церкві ще знаходились дві ікони грецького письма: священномученика Климента, папи Римського в преділі святого Володимира та святих мучеників Федора та Іоана, на місці вбивства яких, як вже згадувалось вище, був збудований Десятинний храм. 

Що ж стосується останніх святих, то в новій Десятинній церкві існував звичай після відпусту літургії кожного дня співати їм особливий тропар: "Кров ваша, як Авелева, волає до Бога, преподобнії, бо ви першими явилися мучениками в землі Руській; тим то і ця жертва ваша, від нечистих жертв до єдиної чистої, князя навернула, на місці дому вашого храм Божий збудувався; моліться ж до Господа, блаженні страстотерпці варязькі, Федоре з сином своїм Іоаном, щоб спастися душам нашим". 

При виході із Десятинної церкви з півночі був пристроєний преділ святих первоверховних апостолів Петра і Павла, стараннями вже згадуваного настоятеля протоієрея Петра Гороновського і старости купця Мащенка, в який перенесений був іконостас старої Могилянської церкви. Тут зберігалося чимало знахідок від старої Володимирової церкви в спеціальному шкафчику