Розташований на пагорбі з пересіченою за рельєфом місцевістю. Свято-Троїцький чоловічий монастир заснований з ініціативи ієромонаха Видубицького монастиря о. Іони, який на поч. 1860-х рр. оселився на цій території. Сприяла розбудові монастиря його духовна дочка — дружина Київського військового, Подільського і Волинського генерал-губернатора І. Васильчикова — К. Васильчикова, відома у Києві добродійниця, яка клопоталася про відкриття обителі та надала їй значну матеріальну підтримку. Дозвіл на створення Києво-Свято-Троїцького монастиря було дано 6 квітня 1866, квітня о. Іону призначено його будівничим, у серпні 1872 — ігуменом. Після його смерті кілька років обитель іменувалася — «Монастир Святої Живоначальної Трійці, заснований архі­мандритом Іоною в Києві», пізніше повернено первісну назву.

Територія монастиря вздовж стародав­нього Видубицького шляху сформува­лася в основному протягом 1860— 90-х рр. за рахунок майже 15 подаро­ваних або викуплених земельних ділянок. Початкові роботи з облаштування майбутнього монастиря розпочалися з січня 1865 на північно-східному схилі пагорба, коли княгині К. Васильчиковій було дозволено влаштувати домову однопрестольну церкву в ім'я Святої Живоначальної Трійці у невеликому дерев'яному двоповерховому будинку. Розташовувався на території двох садибних ділянок, які княгиня придбала на своє ім'я разом з будівлями 25 ве­ресня 1864. Одночасно о. Іоні доручав­ся нагляд за церквою і відправлення в ній служб. Храм освятив 4 травня 1865 настоятель Видубицького монастиря архімандрит Веніамін (Базилевич). Іконостас з червоного кипариса виготови­ли у Санкт-Петербурзі, ікони написав тульський худ. В. Чумаков (не зберег­лися). 7 липня 1867 К. Васильчикова оформила дарчу монастирю на ці дві земельні ділянки площею 1180 кв. саж­нів. 1909 церкву обкладено цеглою, по­крито бляхою. Внаслідок вибуху арти­лерійських складів на Звіринці 6 черв­ня 1918 церква була напівзруйнова на, згодом відремонтована. На поч. 1930-х рр. споруда належала Києво- Троїцькій релігійній громаді, в ній мешкало 30 ченців колишнього монас­тиря. За постановою президії Київської міськради від 25 липня 1933 приміщен­ня передано трудовій школі № 81 (розібране під час облаштування Бо­танічного саду). Поряд містилася перша дерев'яна дзвіниця, побудована 1867 (не збере­глася). Центром монастирського комплексу стала цегляна соборна церква, про закінчення будівництва якої о. Іона сповістив у листопаді 1871. В 1897— 1898 її було значно розширено за раху­нок доброчинця, який зажадав лишити­ся невідомим. 1902 у двох церквах налічувалося 614 ікон.

1902 арх. Є. Єрмаков розробив проект нового храму в ім'я Святої Живоначальної Трійці поза територією монас­тиря (не здійснено).

1893 на захід від собору споруджено нову дзвіницю з дубових брусів, ошальовану всередині і ззовні дошками, що мала у плані форму рівнораменного хреста (не збереглася). На дзвіниці бу­ло розміщено дзвони загальною вагою понад 862 пуди та металеве клепало — понад 22 пуди. По центральній осі 1896 встановлено великий дзвін вагою по­над 1150 пудів, відлитий коштом добро­чинців на московському заводі К. Самгіна. Монастир намагався спорудити найвищу у країні дзвіницю, проект якої розробив 1892 арх. В. Ніколаєв (за­тверджений 16 серпня 1899). Проте, вже 21 вересня 1901 схвалено спроще­ний варіант дзвіниці, за яким у 1903 — споруджено фундамент, стіни з брамою та нижнє склепіння. Одночас­но (1903) укріплено підпірною стіною схили пагорба. За скрутних еко­номічних обставин дзвіниця не була добудована. 1930—34 її розібрано ра­зом з муром, цеглу використано для будівництва комплексу Сільськогоспо­дарського академічного містечка в Голосієві.

З південно-західного боку Свято-Тро­їцької церкви розташовувався невели­кий одноповерховий дерев'яний буди­нок, споруджений 1884. У ньому жив і помер преп. Іона. До закриття монасти­ря дві келії зберігалися як меморіальні. Вибуховою хвилею 1918 споруду напівзруйновано, пізніше відремонтовано. Будинок знесено у 1940—50-х рр. Відповідно до дозволу про організацію Свято-Троїцького монастиря з «странноприїмницьким» будинком, лікарнею і притулком для нужденних дітей та од­ночасно виданого указу Святійшого Синоду про відкриття при всіх ново­утворених монастирях доброчинних або виховних закладів на території мо­настиря діяли чотири «странноприїмницькі» будинки, в яких житло та їжа прочанам надавалися безкоштовно. Два з них (дерев'яні) стояли на захід від церкви: одноповерховий, спорудже­ний 1883, та півтораповерховий з кам'яним напівповерхом — 1875. Біля західної межі 1880 зведено дерев'яний одноповерховий, 1889 — двоповерхо­вий (перший ярус цегляний, другий — дерев'яний) будинки. Поряд містилася кухня з трапезною. За винятком корпу­су 1875 (не зберігся), всі інші згоріли під час вибуху 1918.

На південному схилі з 1865 діяла лікар­ня з аптекою для прочан та ченців — дерев'яна з цегляним підвалом (не збе­реглася). 1912—16 побудовано ще одну лікарню. Тут не тільки лікували бід­них і прочан, але й давали довічний притулок і нагляд старим за віком і хворим.

У 1866 на території монастиря було ор­ганізовано школу-притулок для хлопчиків-сиріт. 1901 її переведено в окре­мий одноповерховий дерев'яний на цегляному підмурку будинок за північною межею території (не зберігся). Коштом монастиря у школі-притулку навчалося і мешкало бл. 30 дітей.

Зі сходу, безпосередньо за церквою, стояв півтораповерховий дерев'яний (низ — кам'яний), споруджений 1870 настоятельський корпус. Внаслідок ви­буху на звіринецьких складах будівля зазнала істотних пошкоджень: було зруйновано дах, стелю, вікна, двері. Відремонтований 1918—19 (не зберіг­ся). В його підвальному приміщенні з містилася канцелярія монастиря, що раніше функціонувала в дерев'яно­му з кам'яним низом півтораповерховому корпусі, спорудженому 1885. Тут також були приміщення для іконописців та кімнати для гостей (корпус, як і інші будівлі, згорів 1918).

На східному схилі пагорба стояла одна з перших новозбудованих монастирем споруд — братська трапезна. Зведена 1868, зруйнована 1918.

На центральному пагорбі та його схи­лах розташовувалося більше десяти де­рев'яних житлових будинків для братії монастиря, споруджених 1885, 1900, 1908 та в інші роки. Найбільшою цегля­ною спорудою монастиря до 1918 був братський триповерховий корпус за­вдовжки понад 60 м, зведений 1899 за проектом арх. В. Ніколаєва.

На нижній північній терасі є місце яв­лення 1 березня 1861 і 9 березня 1862 ієромонаху Іоні Пресвятої Богородиці з сонмом святих. З 2-ї пол. 19 ст. тут стояв дерев'яний хрест, з 1910 — де­рев'яна каплиця (не збереглася). 1999 на цьому місці встановлено лабрадоритовий хрест з вирізьбленим написом. Неподалік з кін. 1860-х рр. розташо­вувався монастирський цвинтар (зни­щений, за винятком кількох могил).

На поч. 20 ст. загальна площа монасти­ря становила 21 десятину 500 кв. саж­нів, загальна кількість споруд, включа­ючи господарські та допоміжні, — бл. 125. На південно-західній території були розбиті сад і виноградник, розта­шовувався господарський двір. 1903 са­дибу обнесли з півночі та заходу кам'я­ною огорожею (розібрана 1934), зі схо­ду та півдня — дерев'яною (не збере­глася). Огорожа мала чотири брами: Святу — з заходу, дві нижні — з пів­ночі й т. зв. цвинтарну зі сходу, госпо­дарську — біля північно-західного рогу огорожі. На розі була невелика башта. Різночасовість формування території (з частковим використанням приват­них споруд на приєднаних ділянках) та складність рельєфу зумовили нере­гулярний характер забудови монас­тиря. Пам'ятними в історії Києва ви­бухами артснарядів на звіринецьких складах було знищено разом з май­ном понад 20 монастирських будівель.

1916-19 проведено ремонт уцілілих споруд і перерозподіл приміщень. За описом монастирського комплексу 1919, на його території існували дві церкви, дзвіниця, дев'ять дерев'яних та два цегляні будинки.

Монастир мав бібліотеку, в якій станом на 1902 налічувалося 1665 книжок. У палітурній майстерні виготовляли книжки, надруковані у друкарнях Ки­єва. Діяли також іконописна і фото­майстерні, свічарня та ряд господар­ських майстерень.

Завдяки діяльності архімандрита Іони монастир, що діяв за статутом св. Феодора Студита, став одним з найвідоміших у країні. Число його насельни­ків становило: у 1869 — 27, 1876 — 66, 1896 — 127, 1901 — 470, 1905 — 523, 1908 — 602, 1914 — 538, 1916 — 358, станом на 1 січня 1929 — 151, 1944 — 31 особу.

Серед тих, хто зробив значні земельні або грошові внески для розбудови монастиря, були І. Комаров — подару­вав у 1867 11 тис. крб. на оздоблення церкви та виготовлення дзвону; козак Л. Кальницький — 1869 чотири сади­би з будинками загальною площею 5532 кв. сажні; І. Рудаков —1904 садибу з будинками, за що був нагороджений золотою медаллю на станіславській стрічці.

На поч. 20 ст. земельні володіння мона­стиря становили понад 6427 тис. деся­тин, придбаних та подарованих. Він мав кілька хуторів, садиб і дач у Києві, Київській та Полтавській губерніях. Одна з них — т. зв. дача князя Васильчикова на Сирці (колишні хутори Хмелівщина та Сеньківщина) з садом, городом, озерами, була забудована житловими та господарськими будівля­ми, 1912—13 на її території спорудили дерев'яну однопрестольну на кам'яно­му цоколі церкву в ім'я Пресвятої Богородиці Чесного образа «Знамення» з дзвіницею за проектом арх. Є. Єрмакова (зруйновані). Протягом 1920-х рр. тут діяв Знаменський чоловічий скит Свято-Троїцького монастиря, закритий влітку 1933 за рішенням президії Київ­ської міськради.

З монастирем пов'язане життя та діяль­ність єпископа Іоасафа (у миру — Жевахов Володимир Давидович; 1874— 1937) — князь, статський радник, член кількох місіонерських благодійних то­вариств. З 1911 разом з духівником Свято-Троїцького монастиря ігуменом Валентином (у миру — Федір Іванович Коротенко; бл. 1854—1917) займався створенням скита на Звіринецьких пе­черах. Після прийняття 26 грудня 1924 чернечого постригу жив при Свято-Троїцькому монастирі. З 6 липня 1927 єпископ Дмитровський. Неодноразово був арештований, 4 грудня 1937 роз­стріляний. 1990 — реабілітований. 2002 включений православною церквою до сонму новомучеників та сповідників, що постраждали в 20 ст. під час гонінь за віру.

Упродовж 1920-х рр. на землях монас­тиря на Сирці та Звіринці з числа бра­тії, робітників і прочан утворено сіль­госпартілі «Землероб» та «Садовод», які орендували ці землі й споруди. Послушниці з інших обителей і ті, які працювали на господарському дворі Свято-Троїцького монастиря, у х рр. організували Преображенський жіночий скит, що розташовував­ся на території колишньої дачі проф. В.          Караваєва (на південь від Свято-Троїцького монастиря; назва місцевості збереглася до кін. 1920-х рр.). У 1941 — 44 відновився як Свято-Знаменський жіночий скит. Комплекс монастиря зараховано до пам'яток історико-архітектурного та художнього значення. У кін. 1920-х рр. більшість споруд передано Лісовому технікуму, дитячому будинку та тру­довій школі. За рішенням президії Київського міськвиконкому від 17 лис­топада 1929 монастир закрито. Частина насельників монастиря продовжувала перебувати на його території. Восени 1942 обитель відновила діяльність. За рішенням РНК УРСР від 12 травня 1944 монастир знову закрито. Більшість чен­ців наприкінці того ж року переведено до Києво-Печерської лаври, якій пере­дали і майно монастиря.

З вересня 1935 на Звіринці почали­ся роботи зі створення Ботанічного саду Інституту ботаніки АН УСРР (тепер Національний ботанічний сад ім. М. Гришка НАНУ), до території яко­го включили монастирську садибу. Під час перепланування місцевості у кін. 50-х рр. знесено ряд колишніх будівель монастиря, решту пристосова­но для потреб наукової установи.

До нашого часу збереглися Свято-Троїцька церква, братські келії, годин­никова вежа та бакалійна крамниця, братський корпус і лікарня, майстерні, цегляний корпус (призначення невідо­ме) і льохи.

1993 на території обителі організовано скит Києво-Печерської лаври. Тепер — Свято-Троїцький (Іонівський) монастир Української православної церкви, яко­му з 1997 підпорядковано Звіринецькі печери [1367].