Иконостас, престол и жертвенник были выполнены в Санкт-Петербурге из красного кипариса, иконы – в Туле художником Владимиром Викторовичем Чумаковым. Указом императора Александра II от 5–6 апреля 1866 г. Киевский Ионинский во имя Святой Троицы мужской монастырь был официально учреждён, а 18 апреля того же года иеромонах Иона определён строителем Киевского Ионинского во имя Святой Троицы мужского монастыря, а также странноприимного дома, больницы и школы-приюта для мальчиков-сирот; в августе 1872 г. он был возведён в сан игумена. В уставе Киевского Ионинского во имя Святой Троицы мужского монастыря, составленном под руководством игумена Ионы, было прописано участие братии в содержании странноприимного дома, больницы, а также «приюта для сирот и полусирот» (Центральный государственный исторический архив Киева). Поэтому сначала были построены здания приюта, школы и больницы, а затем – кельи для братии. Зверинецкий холм находился на территории Киевской крепости, созданной ещё в 1812 г., и все вопросы строительства согласовывались с военным ведомством, а некоторые строительные проекты требовали разрешения императора. Трудности при основании обители были связаны также с судебным процессом, который в 1867–1868 гг. Киевский Ионинский во имя Святой Троицы мужской монастырь вёл с Выдубицкой обителью за спорный земельный участок чиновницы Андреевой (Центральный государственный исторический архив Киева). Игумен Иона (Мирошниченко) стал известен среди киевлян, и многие искали у него совета и наставления. Благодаря княгине Е.А. Васильчиковой и другим благодетелям обитель расширялась. В 1869 г. казак Л.К. Кальницкий подарил Киевскому Ионинскому во имя Святой Троицы мужскому монастырю усадьбу близ Выдубицкого монастыря (Центральный государственный исторический архив Киева). Устав Киевского Ионинского во имя Святой Троицы мужского монастыря не позволял братии покупать земельные наделы, монастырские имения состояли из подаренных в Киеве и за его пределами 15 земельных участков. Наибольший вклад в расширение монастыря внесла княгиня Е.А. Васильчикова. Кроме подаренной ею земли на Зверинце в середине 1860 гг. она отдала в пользование Киевскому Ионинскому во имя Святой Троицы мужскому монастырю своё киевское имение – хутор Васильчики на реке Сырец. Был заложен каменный Свято-Троицкий собор, проект которого 3 апреля 1868 г. был представлен на утверждение Киевскому митрополиту Филарету (Амфитеатрову) и киевскому коменданту. До начала 1970 гг. богослужения совершались в деревянной Троицкой церкви. 28 ноября 1871 г. Киевский митрополит Арсений (Москвин) освятил в новом каменном соборе правый придел в честь иконы Божьей Матери «Троеручица». Иона особо чтил этот образ; он хранился в келье старца, а впоследствии был помещён в Троицком храме за правым клиросом. Ещё при жизни преподобного по молитве перед иконой «Троеручица» совершилось множество чудес. 23 июля 1872 г. в соборе был освящён главный престол во имя Святой Троицы. В 1897–1900 гг. при расширении храма по проекту архитектора Владимира Николаевича Николаева пристроен и 13 октября 1900 г. Киевским митрополитом Иоанникоием (Рудневым) освящён придел во имя Всех святых.