Композицію Трапезної Софійського монастиря було побудовано на сполученні видовженого двоповерхового об'єму з одноповерховою кухнею і трьох різновисоких вертикалей, завершених куполами: бані Трапезної церкви на сході, сходової вежі біля південно-західного рогу й одноповерхового мурованого п'ятигранного ґанку головного входу (сіней) з північного боку. Західний фасад двоповерхового об'єму було завершено розвиненим бароковим фронтоном. Із сіней на першому поверсі потрапляли у розташовані на одній осі притвор, Трапезну залу і церкву, яка, так само, як і кухня, сполучена з залою, мала самостійний вхід. Із заходу був окремий вхід до підвалу. На другому поверсі розміщувалася палата для припасів. Всі приміщення, крім палати, мали склепінчасті перекриття. В церкві було встановлено дерев'яний іконостас. Трапезна зала і церква опалювалися грубами.
У серед. 18 ст. Трапезна горіла. В її ремонті після пожежі брав участь арх. І. Григорович-Барський. В цей час фронтон західного фасаду набув нових барокових форм. Після скасування Софійського монастиря (1786) Трапезна використовувалась як церква. 1822 споруда зазнала перепланування (імовірно, за проектом арх. А. Меленського). Колишню церкву перетворили на вівтар, Трапезну залу – на наву, перед вівтарем встановили іконостас, із західного боку влаштували хори. Нова церква, освячена в ім'я Різдва Христового, на відміну від холодного собору опалювалася, тому її почали називати Тепла, або Мала Софія. Найбільша перебудова споруди припадає на 1869–72. За проектом арх. М. Юргенса споруду розширено двома бічними одноповерховими навами з апсидами, розібрано муровані склепіння церкви, зали і притвору, вхідний ґанок, сходову вежу і частину приміщень кухні. В результаті нава стала двосвітною, церква – тринавною базилікального типу. 1882 старий іконостас замінено на новий у стилі ампір, перенесений з церкви будинку митрополита. Вхід до храму влаштовано на осі західного фасаду.
1970 проведено дослідження і реставрацію пам'ятки. Виявлено первісні архітектурні форми споруди, знайдено фундаменти 17 ст. будівлі, що передували Трапезній, а також залишки фундаменту стіни, яка оточувала територію митрополії 11 ст. Під час реставрації значною мірою відновлено об'ємнопланувальну структуру первісного об'єму Трапезної із збереженням більшої частини прибудов 19 ст. Для відновлення первісних елементів було розібрано тамбур західного входу в церкву і частину південної нави. Вхід до оновленого об'єму Трапезної перенесено на північний фасад. Автор проекту реставрації – арх. В. Отченашко.
Споруда в центральній частині – двоповерхова, з півночі і півдня – одноповерхова, з підвалом, мурована, тинькована, побілена. У плані – складної асиметричної конфігурації з трьома гранчастими апсидами на східному фасаді, прямокутним тамбуром входу до підвалу на західному, виступним об'ємом колишніх кухонних приміщень зі включеною до них сходовою вежею на південно-західному наріжжі. Окрім головного входу на північному фасаді, зроблено кілька додаткових входів. Другий вхід у підвал – з південного боку. Перекриття в центральній двоповерховій частині (колишня трапезна зала) та бічних навах – пласкі, у притворі, приміщеннях церкви і кухні та в підвалі – коробові та зімкнені склепіння з розпалубками. Бляшані трисхилі дахи (над двоповерховим об'ємом – із заломом) та дві шоломоподібні гранчасті бані над церквою та сходовою вежею пофарбовані в зелений колір, вінцеві частини бань та рипіди над західним фронтоном позолочені. Вирішена у формах бароко. Характерними для бароко є ордерний архітектурний каркас фасадів, застосування ліпленого декору. Горизонтальні членування позначено лінією цоколя, розвиненими карнизами над першим та другим поверхами, вертикальні – наріжними стилізованими півколонками на першому ярусі двоповерхового об'єму, в інших місцях – пілястрами і лопатками. Переважна більшість вікон і дверей має аркові перемички. Вівтарну частину церкви освітлюють чотирипелюсткові вікна-квадрифолії, третій восьмигранний ярус сходової вежі – кругле віконце. Оригінальною трилопатевою перемичкою перекрито отвір західного входу в колишнє приміщення кухні. Обрамлення вікон другого поверху прикрашено по верхніх кутах ліпленими квіткоподібними зірочками, вікон-квадрифоліїв – пояском з намистин. Восьмигранний підбанник церковної бані завершено карнизом із смужками орнаменту та іоників. Світлові прорізи в барабані декоровано ланцюжком зіркоподібних квіток. Вікна першого поверху в добудованих навах оформлено бароковими за характером лиштвами, що складаються з навісних півколонок та трикутних і горизонтальних (на західному фасаді) сандриків. Невеликі вікна колишньої кухні мають віконниці.
Найпишніше оформлено чоловий західний фасад, акцентований вінцевим та нижнім (над тамбуром) бароковими фронтонами з бічними волютами. Двоярусний вінцевий фронтон членовано розкріпованими канелюрованими пілястрами модифікованого іонічного ордера, які підтримують проміжний карниз і фриз, прикрашений зіркоподібним орнаментом. Площини фронтону оздоблено фігурними фільонками. Його завершують центральна рипіда на шпилі та чотири бічні декоративні вазони. Інтер'єр має сучасне оформлення.
З кін. 1919 – до поч. 1920-х рр. у Малій Софії правились Служби Божі українською мовою, потім тут діяла слов'янська парафія (Український екзархат Московського патріархату), яка припинила своє існування 1929. Її очолював останній настоятель собору Святої Софії як храму Російської православної церкви – протоієрей М. Златоверховников (проживав у будинку причту, див. ст. 503.20). 1927 Всеукраїнська православна церковна рада намагалась отримати права на користування Трапезною з метою відкрити в ній «Український Богословник» (Духовну академію УАПЦ), у чому їй було відмовлено владою.
До 1970-х рр. у Трапезній містився відділ Центральної наукової бібліотеки АН УРСР. Після реставрації пам'ятка використовується з метою експозиції [1671].