1767 за архімандрита Зосими (Вальковича) і доглядача Дальніх печер Тимофія споруджено нову цегляну однобанну церкву Зачаття св. Анни (освячена 29 липня). 1809 її розібрано після появи тріщин у стінах і склепіннях. Відновлено за проектом доглядача Дальніх печер Арсенія (Якушкіна) зі збереженням попередніх розмірів і барокової форми бані. Перебудову здійснили кам'яних справ майстри з калузького маєтку надвірного радника М. Хомякова — селянин В. Сєриков з помічником П. Кукуніним. Інтер'єр розписав київський худ. І. Квятковський. 9 грудня 1811 церкву освятив митрополит Київський і Галицький Серапіон Александровський. 1823 влаштовано пічне опалення. 1881 встановлено наявний одноярусний дубовий іконостас, зроблений в Москві за проектом арх. П. Кудріна майстром Я. Юріним. 1878—79 за пропозицією лаврського арх. О. Середи зношені сходи з пісковика, що вели з церкви в печери, замінено гранітними. Роботи виконав італійський майстер А. Россі. Під час ремонту 1891—92 екстер'єр споруди зазнав значних змін. Замість постарілого даху з банею у формах 18 ст. встановлено шатро на восьмигранному підбаннику зі зміщенням на схід відносно поперечної центральної осі. Новий простий та чіткий за абрисом фронтон вдало завершив західний фасад. Над входами на південному і західному фасадах влаштовано витончені металеві піддашки. 1973—75 проведено значні ремонтні роботи, 1977-78 реставровано іконостас і настінний живопис 19 ст., 1995 повністю замінено шатрове завершення. Одноверха, одноярусна, цегляна, тинькована, побілена, у плані прямокутна (29,8 х 8,7 м), з півкруглою апсидою на сході, тридільна. У східній третині об'єму завершена восьмигранним підбанником на четверику, увінчаним шатром з позолоченими маківкою та хрестом. З півночі й півдня до апсиди прилягають розміщені на одній поперечній осі низькі, у плані квадратні об'єми. У північному міститься ризниця, у південному влаштовано дерев'яні сходи на горище, під сходами — вхід у печери. Широкий дрібнопрофільований вінцевий карниз підкреслює видовженість північного та південного фасадів. Тридільність об'єму виявлена рустованими лопатками, якими оформлено і наріжжя споруди. На західному фасаді високий фігурний фронтон увінчано центральним хрестом і бічними позолоченими рипідами на чотиригранних цегляних стовпчиках. Входи на південному й західному фасадах оформлено циліндричними бляшаними піддашками на ажурних металевих кронштейнах.
В інтер'єрі зберігся сюжетний і орнаментальний живопис 19 ст. Своєрідність об'ємно-просторової композиції храму, зумовлена відсутністю внутрішніх опор-стовпів, диктує тут інший розподіл пластичних і просторових акцентів порівняно з традиційною схемою хрещатого храму. Конструктивна особливість храму свідчить про застосування прийомів, притаманних дерев'яному будівництву, однією з характерних ознак якого, крім шатрового верху, є пласкі паруси. Розписи парусів і плафона у шатрі церкви є парафразами живописних композицій В. Васнецова у Свято-Володимирському соборі в Києві. В східній частині плафона — зображення Христа Пантократора, поряд з ним по колу — чотирьох херувимів на тлі попелясто-блакитного неба, вкритого дрібними, хаотично розташованими білими хмаринками. На парусах — чотири євангелісти. Композиція загалом вирішена не дуже вдало, її окремі елементи виглядають штучно об'єднаними між собою. Найбільший інтерес серед розписів церкви являє композиція «Воскресіння Христове» на великій площині східної стіни, що відкривається над пониженою широкою аркою центральної апсиди. Ймовірно, вона є вільною переробкою журнальної ілюстрації чи великодньої поштової листівки. Про це свідчить як її загальна стилістика з присмаком поверхової ідеалізації, так і вільне поводження з іконографічною основою. Перед сяючим воскреслим Христом схилив коліна ангел, поряд лежить забута римською сторожею зброя. Дію перенесено зі склепу Йосифа Аримафейського до просторої галявини, оточеної деревами, які нагадують не біблійний сад, а типовий для пейзажного живопису кін. 19 ст. «краєвид настрою» з купами берізок, що губляться у сутінках. Серед них можна роздивитися групу жон-мироносиць. Декоративний ефект розпису визначається рясно зображеними білими лілеями, що квітнуть навкруги, нагадуючи античні уявлення про посмертне пристанище душ. Ці особливості виразно відбивають прикметні риси художньої свідомості на зламі 19—20 ст.
Значні вільні площини стін декоровано золоченими ажурними орнаментальними композиціями типу віньєток, які м'яко виблискують на тлі світлих стін, поєднуючи сюжетні частини між собою та гармонізуючи загальну архітектоніку зображень.
Одноярусний іконостас з темного дубового дерева органічно вписано у підбанний простір храму. Його виконано в стилістиці еклектизму кін. 19 ст., що поєднує риси неокласицизму з ренесансно-маньєристичними орнаментальними мотивами.
Іконостас має чітку архітектоніку основних частин і ошатне ажурне різьблення царських врат, тонкі прямі і гвинтоподібно кручені колонки, пілястри з рослинним листяним орнаментом, звивисті й переплетені стрічки перлин-намистин тощо. Його увінчують три кілеподібні фронтони-кокошники з орнаментальним заповненням, які надають йому чи то орієнтального, чи то русько-візантійського стилістичного забарвлення. Із шести ікон до нашого часу збереглося п'ять: намісні образи «Богоматір з Немовлям», «Христос на троні», фланкуючі їх зображення архангелів і подвійна ікона св. Іоакіма та Анни. Ще шість малоформатних ікон: сцена «Благовіщення» та чотири євангелісти прикрашають царські врата. За винятком ікон «Богоматері» та «Христа», всі інші позначено нижчим художнім рівнем виконання. Головні образи іконостаса є копіями відповідних зображень, створених В. Васнецовим у Свято-Володимирському соборі в Києві. Найцікавішою з художньої точки зору є «Богоматір з Немовлям». В ній особливо добре відчувається проникнення в художню мову пізньоакадемічного іконопису стилістичних рис модерну, що знайшло вияв у загостреному контрасті між площинністю золотого, пишно орнаментованого тла з підкреслено реалістичним малюнком постатей з наголошенням невимушеності й випадковості в їх розташуванні та рухах. Психологічна характеристика образів несе відбиток екстатичної меланхолії та тривоги, підсилених колористичним рішенням, побудованим на поєднанні темної бірюзи мафорію Богоматері з яскравим золотом німбів і тла, що звучить піднесено і дещо пронизливо, змушуючи складні кольорові суміші у живопису облич та світлих частин одягу вигравати відтінками рожевого, перламутрово-сірого й оливково-золотавого. Архітектурне вирішення і мистецьке оздоблення церкви мають насамперед культурно-історичну цінність, храм є невід'ємною складовою ансамблю споруд Дальніх печер.
В усипальні храму поховані відомі церковні діячі: архітектор, доглядач Дальніх печер Арсеній (Якушкін), єпископи Євгеній (Шерешилов), Іоанникій (Надеждін), Олександр (Павлович). Перебуває у віданні діючого монастиря.