В течение 1851–1852 гг. П.И. Спарро возвёл кирпичную ограду вокруг пустыни, устроив с северо-западной стороны экономические ворота с аркой для проезда и калиткой. Ограда придала законченный вид монастырскому комплексу. Её высота над экономическими воротами достигала 2,25 м, но в целом не превышала 2 м. В 1867 г. монах Евкарпий (в миру инженер Е. Наумов) построил так называемый Старый госпиталь в стиле позднего классицизма. В 1869 г. по решению Духовного собора лавры территория пустыни была расширена. Обители предоставили земли для нового кладбища, где позднее был оформлен скит, который иногда называли Китаево-кладбищенским (Центральный государственный исторический архив Киева). Напротив «Болгарского хутора», находившегося неподалёку от пустыни и связанного с деятельностью болгарского униатского архиепископа Иосифа Сокольского, по проекту военного инженера А.П. Середы был возведён храм в честь Преображения Господня (1872 г.), трёхнефный, четырёхстолпный, однокупольный, со сдвинутым к алтарной апсиде световым барабаном. В 1875–1894 гг. рядом с храмом были устроены кухни, хлебные, кельи, конюшни и т.д. С 1892 г. этот комплекс в документах значился как отдельная административная единица – Преображенский скит (не сохранился). В 1871 г. на территории хозяйственного двора по проекту монаха Игнатия был возведён деревянный, обложенный кирпичом корпус Нового госпиталя. В 1892 г. по проекту епархиального архитектора Владимира Николаевича Николаева Троицкий храм был расширен: первоначальные проёмы окон растесаны, пристроены контрфорсы на боковых фасадах, вместо парадного западного портала достроен нартекс длиной 12,8 м. В результате изменился первоначальный облик памятника, поэтому оценить архитектурные особенности храма, построенного С.Д. Ковниром, исследователям сложно. В 1900 г. собор стал отапливаться. В 1894 г. в обители на месте бывшего деревянного корпуса был построен Новый дом для престарелых священнослужителей (архитектор А.П. Середа). В 1898 г. возведён трёхэтажный кирпичный жилой корпус в северной части уличной застройки монастырского подворья (архитектор В.Н. Николаев). В том же году на территорию пустыни из лавры был перенесён свечной завод, для которого по проекту В.Н. Николаева в 1899 г. построили амбар для воска. В 1900 г. к нему было пристроено боковое крыло, а в 1904 г. на пожертвования митрополита Флавиана (Городецкого) – кирпичный объём церкви во имя новопрославленного Серафима Саровского. Последняя выполнена в русском стиле с применением открытой кирпичной кладки. В советское время сооружения пустыни пришли в упадок и использовались не по назначению. Ограда, колокольня и др. были разобраны, а кирпич использован для хозяйственного строительства. В 1980–1990 гг. здания были отреставрированы, в том числе Троицкая церковь (проект 1978 г. архитекторов В.М. Безякина, Р. Быковой и др.). В начале XXI в. были реконструированы церкви Серафимовская и Двенадцати апостолов (2002–2005 гг.), что отчасти привело к утрате архитектурно-художественного единства ансамбля и к нарушению стилистики времен классицизма, ампира и историзма. Исследователи отмечают, что в настоящее время преобладают черты псевдорусской стилистики, которая опирается на архитектуру ХVII в., изменился и интерьер церквей. Так, вместо воссозданного в конце XX в. иконостаса Троицкого храма был установлен новый – мраморный, наподобие иконостаса лаврской Трапезной церкви, выполненного по проекту архитектора Алексея Викторовича Щусева.