Обитель засновано 1051 року за князя Ярослава Володимировича, ченцем Антонієм, як печерний монастир. Один із перших монастирів Русі, що поклав початок руському чернецтву. Співзасновником монастиря вважається один із перших учнів Антонія — Феодосій. У 1058 р., попросивши благословення преподобного Антонія, преподобний Варлаам побудував над печерою дерев'яну церкву на честь Успіння Пресвятої Богородиці.
Першим настоятелем новоствореної обителі став митрополит київський і всієї України Філарет (Денисенко), а намісником — архімандрит Іонафан (Єлецьких). З 1992 року настоятель (священноархімандрит) лаври — митрополит київський і всієї України Володимир (Сабодан), резиденція якого розташована на території монастиря. З 1994 року намісник лаври — архієпископ вишгородський Павло (Лебідь). У 1990 році лавру внесено до списку Всесвітньої спадщини ЮНЕСКО.