Датировка археологического материала ХVII в. связана с преданием о существовании в пещерах в это время скита. В основном, обнаружены изразцы и кухонная керамика. Особый интерес для исследователей представляет упомянутое А.Д. Эртелем исследование подземного помещения с изразцовой печью на территории бывшего виноградника. Большое помещение в начале главного комплекса исследователи назвали церковью. Расширением пещер и устройством новой подземной церкви в 1860–1870 гг. занимался насельник лавры схимонах Тит вместе с келейником Иосифом, но освятить церковь им не удалось. В дни празднования 2000-летия Рождества Христова престол пещерной церкви был освящён в честь Собора Пресвятой Богородицы. Над входом в пещеры (1909 г.) построена деревянная часовня. В документах ХVIII в. упомянуты два отшельника, жившие в пещере на Китай-горе: преподобный Досифей и белец Гавриил. Наиболее раннее известие о ниx исследователи относят к 1744 г., времени посещения Киева императрицей Елизаветой Петровной, когда сведения «о жительствующиx при Китаевской пустыни в ямаx» Досифее и Гаврииле запрашивались из канцелярии генерал-губернатора Михаила Ивановича Леонтьева. В 1781 г. начальник пустыни, сообщая краткие исторические сведения о монастыре в Дуxовный собор лавры, засвидетельствовал, что императрица Елизавета Петровна в 1744 г. посетила пустынь, «а из оной и к жительствовавшим тогда на отшельничестве в пещераx земляныx одному монаxу Досифею, а другому бельцу Гавриилу пешо xодить и посещать соизволила, а оного бельца Гавриила по его желанию в монаxи постричь указала» (Центральный государственный исторический архив Киева). В 1994 г. на Китай-горе была обнаружена неизвестная раньше пещера; протяжённость доступных проходов в пещере около 25 м. При расчистке пола археологи нашли фрагменты изразцов, заготовки для ложки-баклуши из липы. В глубине пещеры исследовано помещение, по трёхчастному делению атрибутированное как церковь. На престоле находился равноконечный крест, вырезанный из липы. Анализ полученного материала дал основания участнику экспедиции археологу М.М. Стрихарю предположить, что эта пещера могла служить местом подвигов затворника Досифея или его современника. Святыни: ковчег с частицами мощей 12 апостолов, праведных Иоакима и Анны, Захарии и Елисаветы; ковчег с мощами сорока святых; мощи юродивого преподобного Феофила (с 2009 г. – в монастырском храме Двенадцати апостолов); вериги преподобного Феофила; список чудотворной Ватопедской иконы Божьей Матери «Закланная»; икона Николая Чудотворца с частицей мощей; икона мученика Трифона с частицей мощей; икона князя Даниила Московского с частицей мощей; икона Серафима Саровского с частицей мощей; епитрахиль и поручи преподобного Cерафима; икона Феодосия Черниговского с частицей мощей. У северной стены Троицкого храма под спудом находятся мощи преподобного Досифея (на предполагаемом месте захоронения устроен кенотаф). Особое почитание преподобного Серафима в обители исследователи объясняют тем, что, по преданию, в 1776 г. именно здесь старец Досифей благословил на монашеский подвиг Прохора Мошнина (преподобного Серафима). Архитектура ансамбля пустыни отразила черты различных стилей от барокко до эклектики.