В Помяннике, составленном в 1728 г. при храме Сергия Радонежского и переписанном в 1867 г. уже в Троицкой церкви, список «боголюбивых ктиторов» возглавляет род князя Д.М. Голицына, названы роды княгинь Горчаковой, Долгоруковой, Кохановской (Институт рукописей Национальной библиотеки Украины имени В.И. Вернадского). Сельскохозяйственные ресурсы пустыни стали значительным подспорьем для существования лаврской братии в революционные годы. В 1919 г. Духовный собор принял решение создать на базе лаврских пустыней сельскохозяйственную и ремесленную общины. Была предпринята попытка закрепить за монастырём землю на арендных условиях. Однако земля отошла в ведение Китаево-Голосеевского коммунального хозяйства, где с 1921 г. монахи и послушники числились на правах «временных работников» (Центральный государственный исторический архив Киева). Часть помещений отобрали власти. На основе действовавшего при обители приюта для детей-сирот солдат, погибших в войну 1914–1916 гг., организовали детскую колонию (Центральный государственный исторический архив Киева). В Китаевской богадельне, взятой на учёт государственного отдела социального обеспечения, призреваемых «уплотнили», провели реквизицию личного имущества, установили квартплату, закрыли кухню. В 1920 гг. количество братии увеличилось в связи с приходом монахов и послушников из лавры, а также из других закрытых монастырей. В 1923 г. в пустыни поселился находившийся на покое в лавре архиепископ Таврический и Симферопольский Димитрий (см. Антоний (Абашидзе)). В 1926 г. в обитель вместе с архимандритом Ермогеном (Голубевым) перешла значительная часть лаврских монахов, не принявших обновленчества. Богослужения в Китаеве совершались до 1933 г., хотя Троицкий храм по требованию властей был зарегистрирован как приходский, а территория пустыни в 1930 г. передана Всесоюзному исследовательскому институту плодового и ягодного хозяйства (с 1954 г. – Украинский научно-исследовательский институт садоводства). Перед закрытием в пустыни проживало 97 монашествующих. В 1933 г. обитель была окончательно закрыта, в Серафимовской церкви устроен клуб. В годы немецкой оккупации (1941–1943 гг.) на территории пустыни существовала община, организованная бывшим наместником лавры Климентом (Жеретиенко). Во второй половине 1980 гг. в Троицком храме начались ремонтно-восстановительные работы. 9 мая 1990 г. был отслужен молебен у входа в церковь, поскольку внутренние работы не были закончены. Первая служба в храме, ставшем приходским, состоялась в январе 1991 г., в праздник Богоявления. В 1992 г. был установлен четырёхъярусный иконостас, выполненный по проекту архитектора Р. Быковой на основании описаний утраченного иконостаса ХVIII в. В 1990 г., в праздник Святой Троицы, состоялось богослужение и под сводами храма во имя преподобного Серафима Саровского. В 1993 г. по благословению митрополита Киевского и всея Украины Владимира (Сабодана) в Китаеве возобновилась монашеская жизнь; начальником скита стал архимандрит Пафнутий (Россоха; в схиме Феофил; ум. в 1996 г.), настоятелем уже самостоятельного монастыря в 1996 г. был назначен архимандрит Прохор (Костюченко).