Наиболее оригинальные церковные постройки были возведены в Киеве и киевских монастырях епархиальными архитекторами Павлом Ивановичем Спарро, Владимиром Николаевичем Николаевым, Евгением Фёдоровичем Ермаковым, массовое строительство на территории епархии велось по доработанным образцовым проектам (Борисоглебская церковь в Вышгороде, 1861–1863 гг.). Трёхчастная одношатровая церковь пророка Илии в Чернобыле (1877 г.) была возведена на основе проекта Константина Андреевича Тона, однако отличалась более насыщенным декором в духе XVII в. Характерный, по мнению исследователей, для так нахываемого кирпичного стиля декор из фигурной кладки с элементами русского стиля имеют фасады Воскресенской церкви в селе Зазимье Броварского района (1875 г.) и Успенской церкви в Переяславе-Хмельницком, в декоре которой исследователи видят также элементы романской и барочной архитектуры (1904 г.). Большинство сельских храмов строилось в дереве с сохранением традиционной планировки, но на их архитектуру влияли стили, господствовавшие в каменном зодчестве. Интересными примерами использования русского стиля в деревянной архитектуре исследователи называют церковь архангела Михаила в Лукашах Барышевского района (1892–1896 гг.), Сретенскую церковь в Сулимовке (1905 г.), Никольскую церковь в селе Лозовый Яр Яготинского района (начало XX в.), пятишатровую Никольская церковь в Рогозове (1886 г.), воспроизводящую формы храмов К.А. Тона. В начале XX в. несколько храмов в окрестностях Киева спроектировал и построил архитектор Николай Николаевич Горденин (1864–1914 гг.), работавший в различных исторических стилях, преимущественно русском: деревянная, обложенная кирпичом Михайловская церковь в Боярке Киево-Святошинского района (1898–1902 гг.), Покровская церковь в селе Козаровичи Вышгородского района (1901–1909 гг., не сохранилась), кирпичная Покровская церковь в селе Новые Петровцы Вышгородского района (1902–1911 гг.), деревянная Покровская церковь в селе Требухов Броварского района (1910 г.). Неосуществлённым остался выполненный этим архитектором в 1903 г. проект расширения собора преподобных Антония и Феодосия в Василькове за счёт пристройки с запада притвора в аутентичных храму барочных формах. В своих проектах Н.Н. Горденин использовал новые, современные материалы: например, для Воскресенской церкви в Зазимье спроектировал хоры из железобетона (1911–1912 гг.). Уникальным примером неорусского стиля в церковной архитектуре окрестностей Киева исследователи называют Покровскую церковь в селе Пархомовка Володарского района (ныне относится к Белоцерковской и Богуславской епархии). Храм построен в 1903–1907 гг. в имении В.Ф. Голубева по проекту столичного архитектора Владимира Александровича Покровского как трёхнефная крестово-купольная базилика, над западным фасадом которой возвышается столпообразная восьмигранная колокольня наподобие Евфимиевской часозвони, а к южному пристроена маленькая часовня-усыпальница. В формах здания исследователи видят влияние древнерусской, преимущественно новгородской и псковской, архитектуры и модерна. Монументальные мозаичные панно «Покров Пресвятой Богородицы» и «Спас Нерукотворный» для церкви были изготовлены по эскизам Николая Константиновича Рериха в санкт-петербургской мастерской Владимира Александровича Фролова. Архитектурный ансамбль дополняет ограда с воротами необычной формы. Церковь послужила прототипом для ряда российских храмов начала XX в., например, Покровского старообрядческого собора в Боровске. Невосполнимый урон архитектурному наследию Киевской епархии был нанесён в XX в.: в 1920–1930 гг., когда в одном Киеве было уничтожено больше сотни церквей, и в 1960 гг. В настоящее время проводятся масштабные работы по воссозданию памятников церковной архитектуры как домонгольского (в Киеве), так и более позднего периода (церковь Святой Троицы в Яготине).