История архитектурного комплекса Киево-Братского монастыря остаётся недостаточно изученной. По мнению некоторых исследователей (например, Максима Фёдоровича Берлинского и Николая Фёдоровича Закревского), на месте Киево-Братского монастыря ещё до 1615 г. существовала приходская церковь в честь Богоявления. Однако это предположение не имеет документальных подтверждений. По мнению исследователей, первый деревянный Богоявленский храм на территории монастыря был построен в 1616 г. В 1620 г. по инициативе и на средства гетмана П.К. Конашевича-Сагайдачного был заложен новый храм, возведённый в 1626 г. Согласно описанию архидиакона Павла Алеппского, к середине XVII в. собор имел три купола и был окружён тремя галереями. В ходе военных действии в конце 1650 гг. храм сильно пострадал. Строительство нового собора было инициировано гетманом И.С. Мазепой, по приглашению которого в 1690 г. из Москвы в Киев приехал «каменных дел мастер» Осип Дмитриевич Старцев. По мнению исследователей, он лишь руководил строительными работами, а проект храма принадлежал придворному архитектору Ивану Петровичу Зарудному, выпускнику Киево-Могилянской академии. Строительные работы велись, как полагают исследователи, с 1693 по 1696 гг. На плане Киева, выполненном полковником И. Ушаковым в 1695 г., храм изображён недостроенным. Богоявленский храм относился к типу так называемых гетманских соборов и стал одним из главных памятников украинского барокко. Его ближайшим аналогом в Киеве был Никольский собор Слупского Пустынно-Николаевского монастыря, который также построен О.Д. Старцевым по заказу гетмана И.С. Мазепы. Богоявленский собор представлял собой трёхнефный храм с пятью куполами. Изначально в соборе было два придела: в честь Богоявления и в честь Благовещения. В 1740 г. Благовещенский престол был перенесён в новую конгрегационную церковь (освящена митрополитом Рафаилом 1 ноября 1740 г. с восточной стороны трёхэтажного учебного корпуса), а в Богоявленском соборе устроен придел во имя Иоанна Предтечи. В 1848 г. на хорах был освящён придел Димитрия Ростовского. Колокольня собора возводилась с 1756 г. по проекту лаврского архитектора Степана Демьяновича Ковнира. Собор пострадал во время пожара 1811 г., сгорели «крыша и главы, железом крытые, окна и двери с иконостасом». Восстановительными работами руководил архитектор Андрей Иванович Меленский, который разработал два проекта реконструкции. Первый предполагал радикальную перестройку собора в стиле классицизма. Из пятикупольного собор должен был стать трёхкупольным и практически полностью утратить характерные черты украинского барокко. Однако был реализован второй проект. Он предполагал сохранение всех пяти куполов, на которых барочные окончания заменены на более простые шлемовидные. Все основные характеристики храма были сохранены. Восстановление собора в целом было завершено к 1820 г.