За планом Афанасія (Кальнофойського), вміщеним у «Тератургімі» (1638), поряд із собором Успіння Пресвятої Богородиці стояли «висока» (п'ятиярусна) та «нижча» дзвіниці. За описом арабського мандрівника Павла (Алеппського) 1654, на дерев'яній дзвіниці висіло п'ять великих та п'ять малих дзвонів, в одній з камер містився великий залізний годинник, бій якого було чути на значній відстані. Він бив кожну чверть години одним ударом у малий дзвін, годину вибивав спочатку тихо чотири рази, потім великий дзвін бив відповідну кількість годин. Друга дзвіниця була влаштована спеціально для великого — вагою 200 пудів — дзвона, відлитого 1613 завдяки бурмістру Києва С. Балику і названого на його честь «Балик» (пошкоджений під час пожежі 1718, пізніше перелитий із збереженням назви). На гравюрі 1677 та на плані Києва 1695 зображено багатоярусну дерев'яну дзвіницю, збудовану 1669—72, що згоріла 1718. Бл. 1707 коштом гетьмана І. Мазепи планувалося спорудити муровану дзвіницю за участю московського арх. Д. Аксамитова, для чого придбали будівельні матеріали, але у зв'язку зі смертю архітектора та зміною політичної ситуації намір залишився не здійсненим. Перший проект мурованої дзвіниці розробив 1721 санкт-петербурзький арх. Ф. Васильєв. На його кресленні зображена струнка п'яти-ярусна дзвіниця заввишки 88 м, зі скульптурою і декоративним оздобленням на наріжних майданчиках, увінчана банею з цибулиноподібною маківкою і хрестом. Проект не був здійснений. 1731 для будівництва дзвіниці архієпископ Рафаїл (Заборовський) запросив із Москви арх. Й.-Г. Шеделя. За його проектом дзвіниця мала бути чотириярусною, восьмикутною в плані, з ордерною системою побудови, два її перші яруси мали подібне до проекту Ф. Васильєва архітектурно-композиційне рішення й однакові розміри. За задумом Й.-Г. Шеделя висоту споруди збільшено до 96,5 м, зменшено кількість колон, змінено цоколь і декоративне оздоблення. Для будівництва дзвіниці використано деревину, алебастр і вапно зі Свенського і Челнського монастирів на Брянщині, приписаних до Києво-Печерської лаври. Залізо замовлялося в Тулі на Демидовському заводі та в Уфі у російських промисловців О. і С. Строганових. Цегла, керамічні блоки для карнизів і баз колон виготовлялися на цегельних заводах Лаври під наглядом автора проекту, за його кресленнями і технологіями. Закладини дзвіниці відбулися 25 травня 1731. На зведення споруди використано 4 млн. 964 тис. штук цеглин. У грандіозному на той час будівництві, вартість якого становила 92,4 тис. крб., брали участь найвідоміші архітектори 1-ї пол. 18 ст. — I. Бланк, М. Земцов, І. Коробов, І. Мічурін, Я. Шумахер, талановиті інженери Д. де Боскет, В. Цвінгер. Спорудження дзвіниці впродовж 14 років, замість трьох, передбачених укладеною з Й.-Г. Шеделем угодою, стало своєрідною будівельною школою того часу. Тут здобули професійні навички понад 600 майстрів-каменярів Києво-Печерської лаври, серед яких — Андрій, Григорій, Іван та Сидір Горохи, В. Возниченко, С. Ковнір, Й. Рубашевський, І. та Г. Шаровари. Споруда стала взірцем для зведення аналогічних дзвіниць у багатьох монастирях: Микільського — в Києві, Хрестоздвиженського — в Полтаві, Вознесенського — в Переяславі (тепер Переяслав-Хмельницький), при соборі Різдва Пресвятої Богородиці в м. Козелець на Чернігівщині та ін. На одній з метоп другого ярусу південного фасаду збереглося написане Й.-Г. Шеделем власне прізвище і дати основних будівельних робіт — «1731—1744». Хрест на дзвіницю виготовив годинникар П. Чернявський. Над головним східним входом 1825 було встановлено мідну дошку з написом про початок будівництва дзвіниці 25 травня 1731 та його завершення 1745, а також про відновлення 1825 (не збереглася). 1782 проведено капітальний ремонт споруди з позолотою бані, 1825 — повне нове тинькування під керівництвом десятника О. Іванова; 1879, 1895 — чергові ремонти. 1894 первісні вхідні металеві двері замінено тотожними новими, виготовленими в майстерні Ф. Валькера в Києві. В листопаді—грудні 1919 та червні 1920 будівлю неодноразово пошкоджено снарядами. У 2-й пол. 1920-х рр. проведено ремонт. У 20 ст. замуровано вхід у підвальне приміщення. Внаслідок вибуху в соборі Успіння Пресвятої Богородиці 3 листопада 1941 повністю згоріли дерев'яні склепіння, перекриття третього ярусу дзвіниці, брус для підвішування дзвонів, дерев'яні сходи між двома верхніми ярусами. 1947—49 відремонтовано баню, дах, покрівлю, влаштовано нові сходи. 1957—62 дзвіницю відреставровано під керівництвом арх. М. Холостенка: відновлено втрачені конструкції, елементи декору фасадів, внутрішні сходи, металеві огородження оглядових майданчиків, підлогу на ярусах, позолочено баню (використано 3,275 кг сусального золота). 1976—80 і 1996—99 проведено ремонт і пофарбування фасадів. Результатами досліджень доведено, що спочатку дзвіниця була пофарбована в білий колір, її декоративні деталі — в синій. Чотириярусна з підвалом, цегляна, тинькована, пофарбована, у плані восьмикутна, увінчана шоломоподібною позолоченою банею з маківкою та хрестом. Трапецієподібні у плані приміщення першого та другого ярусів розташовано за принципом центральної симетрії по вісім на кожному (у середній частині другого ярусу — зала) і перекрито хрещатими склепіннями. На двох верхніх ярусах влаштовано кільцеві майданчики, огороджені чавунними балюстрадами. Фундамент гранітний, завтовшки 8,52 м; глибина залягання — від 4,0 до 6,39 м. Товщина стін першого ярусу — 8 м, діам. над підмурком — 28,8 м. Між'ярусні перекриття склепінчасті. Цегляні конструкції зміцнено залізними в'язями та анкерами. До рівня третього ярусу ведуть 150 дерев'яних та 24 бетонні сходинки, вище — металеві й дерев'яні. Вхід у дзвіницю зі сходу.
Оформлена в стилі бароко. Основою композиційного рішення дзвіниці є ярус. Поступове нарощування висоти ярусів (перший — 12,44 м, другий — 16,15 м, третій — 17,98 м, четвертий — 22,42 м) створює характерний для бароко ефект вертикального динамізму та надає виразності споруді. Кожний вищерозташований ярус вужчий від нижчого в діаметрі. Велику роль у тектоніці споруди відіграють вертикальні членування у вигляді струнких колон, розміщених пластичними групами. Композиційну роль вертикальних елементів підсилено розкріповками. Перший ярус із контрфорсами значного виносу рустований. Другий оздоблено колонами доричного ордера, розставленими по чотири колони у простінках між вісьмома вікнами. В антаблементі ярусу — фриз з мереживом тригліфів і метоп, прикрашених квітковими розетками. Третій ярус оточений стрункими колонами іонічного ордера, встановленими обабіч восьми аркових прорізів, оздоблених маскаронами. Четвертий — 24 колонами коринфського ордера (вісім груп по три) з керамічними позолоченими двоголовими орлами в капітелях з розмахом крил 2,5 м, змонтованих з окремих деталей. У декорі цього ярусу використано герб митрополита Рафаїла (Заборовського) в обрамленні листя аканта. Весь архітектурний декор — лиштви, замкові камені, фризи, тригліфи, метопи, капітелі керамічний. Стіни дзвіниці пофарбовано у жовтий колір, ордерні елементи та обрамлення отворів — у білий, декоративні деталі фризів — у синій.
На фасадах першого ярусу позначено дати ремонтів і пофарбування дзвіниці: «1879», «1895» — на північному; «1825» — північно-західному, «1976— 1980» — східному; «1996—1999» — на північно-східному. На північній, західній та південній гранях першого ярусу вмонтовано шиферні рельєфи із зображенням Богоматері Оранти і засновників монастиря — преподобних Антонія і Феодосія Печерських. Вони складали єдиний триптих, виготовлений 1470 на замовлення кн. Симеона Олельковича для собору Успіння Пресвятої Богородиці. Під рельєфами у два рядки накреслено напис церковнослов'янською мовою: «Основана бысть церковь Пресвятыя Богородицы Печерская на старом основаніи при великом короли Казимире Благоверным князем Симеоном Александровичем отчи киевском при архимандрите Иоанне». Рельєфні зображення були пофарбовані.
Зняті з апсиди собору під час відбудови у 1720-х рр. після пожежі 1718, згодом перенесені на новозбудовану дзвіницю. З часом, у ході ремонтів, рельєфи майже зникли під шаром тиньку і фарби. 1866 виявлені істориком церкви, протоієреєм собору Святої Софії П. Лебединцевим.
Триптих — рідкісна пам'ятка мистецтва та палеографії 17 ст.
Дзвіниця — видатний витвір архітектури бароко в Україні, за технічною досконалістю у використанні кераміки є унікальною спорудою.
На новозбудованій дзвіниці було встановлено нові дзвони, на відлиття яких витрачено понад 30,4 тис. крб. 1786 на третьому ярусі на товстих дерев'яних балках було підвішено десять дзвонів. Один відбивав години, вісім — чверті години, також одне металеве клепало (било) вагою понад 19 пудів. До поч. 19 ст. їх кількість залишалася незмінною. 1816 з Південної (Годинникової) вежі сюди перенесли годинниковий дзвін 1683 (вагою понад 30 пудів), якому дали назву «Мазепа», та п'ять малих дзвоників (чвертьгодинних) загальною вагою понад три пуди. За описом 1922, на дзвіниці було 24 дзвони: «Братський» - вагою 1636 пудів, відлитий 1899 на московському заводі П. Фінляндського; «Успенський» — 1 тис. пудів, виготовлений у жовтні 1732 московським майстром І. Маториним; «Ростовський» — понад 728 пудів, привезений 1896 з Ростова-на-Дону; «Орел» — 550 пудів, відлитий у лютому 1720 майстром Я. Андрєєвим; «Зосима» («Зосимівський») – понад 493 пуди, перелитий у Києві в 1825 році майстром О. Ларіоновим [первісний — «Новий» вагою 420 пудів відлито за архімандрита Зосими (Валькевича) у січні 1778 майстром І. Коробкіним]; «Копа» («Полієлейний») — понад 342 пуди, перелитий 1825 [первісний — 296 пудів, відлитий 1733 І. Маториним за архі-мандрита Романа (Копи)]; «Балик» — 230 пудів, перелитий з попереднього 1719 майстром О.Звонником (Звонков); «Благовісник» («Благовісний») — 150 пудів, відлитий у січні 1751 в Тулі; «Вознесенський» («Буденний») — 199 пудів, перелитий у серпні 1849 майстром Л. Стариковим (первісний вагою 70 пудів відлитий 1753 ); «Безіменний» («Ранній») — 107 пудів, відлитий у січні 1752 у Тулі; «Мазепа» (колишній «Годинниковий») — понад 30 пудів; «Скликун» — понад 2 пуди, 18 ст. Решта 12 дзвонів загальною вагою понад 58 пудів не мала назв. Крім дзвонів, на цьому ярусі містилися два металеві била вагою понад 15 і 20 пудів, придбані монастирем 1889. З перших років існування Києво-Печерського монастиря для скликання братії, відповідно до Студійського статуту, використовувалися дерев'яні била (одне з них зберігалося в соборі Успіння Пресвятої Богородиці і використовувалося до поч. 1925), пізніше також — дзвони та металеві клепала. За відомостями 2-ї пол. 19 ст., на всенощну в Лаврі скликали дзвонами, а також ударами в клепало. В окремі дні, за давньою традицією, не дзвонили зовсім, використовуючи тільки клепало чи било. Одне з металевих клепал зберігається у фондах заповідника, друге вагою понад 250 кг, виготовлене на заводі С. Чаришнікова в Нижньогородській губ., експонується у вхідному приміщенні дзвіниці. 1930 на вимогу дирекції заповідника всі великі дзвони зняли і здали у металобрухт. Того ж року до лаврського музейного містечка передано 12 малих дзвонів київського виробництва вагою від одного до двох пудів (з них три — 17 ст., сім — 18 ст., два — 19 ст.), зняті з кількох подільських церков, а також із дзвіниць Ви- дубицького монастиря, Микільського військового собору і Троїцької церкви на вул. Червоноармійській. Лаврські та новоотримані дзвони увійшли до т. зв. Музею ливарництва (третій поверх дзвіниці). Внаслідок пожежі після вибуху 1941 собору Успіння Пресвятої Богородиці два дзвони впали і зазнали ушкоджень. Восени 1942 дзвони було знято й вивезено (окрім п'ятьох). 1947 один із дзвонів передано Володимир- ському кафедральному собору в Києві. В наш час на дзвіниці розміщено три старі дзвони — «Балик», «Копа», «Вознесенський» та п'ять малих дзвонів.
1744 на дзвіниці встановлено годинник – куранти, виготовлений годинниковим майстром, лаврським підданим П. Чернявським. 1758 його замінено на новий — роботи А. Левинського, 1788 — на куранти майстра І. Кобиліна, що містилися на другому ярусі. У монастирі працювала годинникова майстерня. До 1846 мешканці Печерської частини Києва звіряли час за лаврськими курантами. 1901 Духовний собор монастиря вирішив замінити застарілий та аварійний годинник. 1903 укладено угоду з московським майстром А. Єнодіним на виготовлення нових курантів. Того ж року на четвертому ярусі дзвіниці за проектом арх. Є. Єрмакова обладнано спеціальний майданчик, футляр для годинника, 10 метрову шахту для його гир. Під керівництвом компаньйона А. Єнодіна — Й.-Г. Соре 13 грудня 1913 куранти було встановлено і запущено. Годинник — маятникового типу (без циферблата і стрілок). Години відбиває великий дзвін, кожні 15 хвилин — малі дзвони, передзвін яких утворює музичну гаму. Заг. вага — 4,5 т. Останнім монастирським годинникарем (до кін. 1928) був о. Дисан (Кеба). Пошкоджені 1941 куранти після ремонту почали знову працювати 7 вересня 1947. Підвальне приміщення дзвіниці до закриття монастиря використовувалося під склад свічок. На першому ярусі з 1889 містилося лаврське архівосховище, переведене з корпусу № 20, внаслідок чого північно-західна частина внутрішніх приміщень зазнала деяких змін, також було відкрито один із входів у дзвіницю. В лаврському архіві зберігалися матеріали з 1718 (після пожежі) до 1920-х рр., систематизовані за інвентарними та алфавітними описами. За даними 1919, в архіві зберігалися 22 291 справа та 6 тис. канцелярських книжок, у т. ч. описи справ. Останнім архіваріусом з 1905 до поч. 1920-х рр. був ієромонах Антоній (Орлов). Архів використовували для написання досліджень з історії православної церкви та Києво-Печерської лаври відомі культурні й церковні діячі І. Огієнко, Ф. Титов та ін., до нього зверталися також для довідок під час ремонту та нового будівництва монастирських споруд. Для забезпечення зберігання документації 24 червня 1920 Головархів видав охоронний лист на архів монастиря. У 1920-х рр. у дзвіниці також було зосереджено архіви київських Видубицького та Микільського і Слупського монастирів, військовий та військово-революційний Головного та Губернського архівів. Після закриття (за вимогою Губліквідкому) Духовного собору Лаври у грудні 1922 його справи передано в архів. Архівосховище підпорядковано Київському губернському (обласному) архіву. Тепер більша частина архівів зберігається у ЦДІАКУ.
На другому ярусі дзвіниці розташовувалася лаврська бібліотека, яка почала складатися, вірогідно, з перших років існування монастиря. Відомо, що на поч. 12 ст. свою книгозбірню передав монастирю його чернець Микола Святоша — колишній князь луцький й остерський Святослав Давидович. За Афанасієм (Кальнофойським), у 17 ст. поряд з «трапезною великою» з «теплою церквою» стояв невеликий одноповерховий дерев'яний будинок, в якому містилася «бібліотека церковних книг, руських і слов'янських». Збірка зазнала значних втрат під час пожежі 1718. Пізніше була розміщена на хорах собору Успіння Пресвятої Богородиці. 1897 перенесена до приміщення дзвіниці. У кін. 19 ст. книгозбірня налічувала понад 30 тис. книжок, 429 рукописів. З них — три на пергаменті, два рукописи 14 ст., п'ять — 15 ст., бл. 40 — 14 ст. (містилися у 120 шафах). Книжкове зібрання було систематизоване (систематичний та алфавітний каталоги). У приміщенні бібліотеки було влаштовано портретну галерею, на стінах висіли також сюжетні картини. З 1910-х рр. у читальній залі, де виставлялися рукописні та раритетні видання, влаштовувалися екскурсії.
Понад 20 років посаду бібліотекаря обіймав архімандрит Михайло (світське ім'я — Тростянський Іоанн Васильович; 1859—?), з вересня 1888 — послушник Лаври, 1891 прийняв постриг у чернецтво, був помічником бібліотекаря, бібліотекарем, згодом — ієродиякон, ієромонах. Одночасно — священик Свято-Троїцького (Микільського) лікарняного монастиря Лаври, пізніше — собору Успіння Пресвятої Богородиці. 1894 у зв'язку з хворобою перебував на Афоні, після повернення виконував у монастирі різні обов'язки, з серпня 1903 — знову бібліотекар. З 1909 — ігумен, з 1915 — архімандрит. Підготував каталог бібліотеки, виданий у Лаврі 1908 та 1912 (у 2-х томах). З липня 1916 до липня 1918 — священик військового евакуаційного пункту (призначений за власним проханням).
З липня 1916 до 1920 завідувачем бібліотеки був ієромонах Іполит (світське ім'я — Павлик Іоанн Кузьмович; 1866— 1938), який працював з 1909 помічником бібліотекаря і доглядачем читальної зали. Підготував і видав у лаврській друкарні кілька досліджень. 1932—35 священик церкви с. Велика Солтанівка (Київська обл.). Заарештований 15 вересня 1937 у селі, розстріляний 22, березня 1938 у київській в'язниці.
27 липня 1921 фонди бібліотеки передано у відання ВУАН (ключі від монастирської бібліотеки відібрано 12 жовтня 1921), пізніше розподілено між різними книгозбірнями Києва.
Тепер дзвіниця входить до складу заповідника, відкрита для відвідування екскурсантів та використовується за первісним призначенням [1377].