Являла собою тринавний, чотири-стовпний храм (довж. — 17,8 м; шир. 14,6 — м). Східна частина споруди, де були апсиди та перша пара стовпів, трохи звужена відносно тієї частини, де розміщувалася західна стіна і стояла друга пара стовпів. Північна апсида помітніше виступала порівняно з південною, хоча за радіусом півкола вони були однакові. Цим пояснюються відмінності у конфігурації лопаток, якими завершуються апсиди (північна на 25—0,30 м довша). Зафіксовано також відмінність у конфігурації першої пари стовпів. Встановлено, що існувала істотна різниця в товщині стін храму: північна та південна мали однаковий розмір — 1,23—1,25 м, що відповідало ширині прямокутних лопаток-пілястрів, які виступали з прясла стіни ззовні та всередині на 0,23—0,25 м; західна — 1,64 м, лопатки за шириною і за виступом із об'єму стіни були аналогічні вищезгаданим. Розміри підбанного простору — 3,65 х 4,25 м. Такий план вказує на те, що церква споруджувалась у кілька етапів.

Кладку стін виконано з плінфи, що мала розміри 29,0—31,0 х 21,0—см та 26,5—27,5 х 20,0—20,5 см. Плінфа меншого розміру становила приблизно третину від загальної кіль-кості. Середня її товщина — 4,0—см, бл. 15 відсотків — 5,0—6,0 см, бл. 5 відсотків — 3—3,5 см. Мала кольори: червоний — 77 відсотків, зелений — 16 відсотків, сіро-зелений та сіро-рожевий — 7 відсотків.
Зібрано також невелику кількість плінфи, що відрізнялася від її основної частини як особливостями тіста, так і за форматом. Ймовірно, була вторинного використання і датується більш раннім часом. Її формат — 33,5—35,0 х 26,5—х 3,5—4,0 см, найбільша кількість має формат 34,0 х 28,0 х 4,0 см. Керамічне тісто біло-рожевого, темно-жовтого (найбільша кількість), бежевого та червоного кольорів. Такі кольори й природні домішки характерні для каолінових глин, які широко застосовувалися в 11 ст. у київському виробництві плінфи. На ній трапляються сліди розчину біло-рожевого кольору з домішка-ми цем'янки, вугілля, крейди, кварциту, дресви та дрібної гальки. Фундаменти церкви було складено з битої плінфи насухо — без використання розчину. Тонкий шар його перекривав тільки верхню частину, звідки починалося мурування стіни. Рів, який робили для такої засипки, мав півкруглий профіль і сягав глибини трохи більше 1,0 м. Така потужність підмурків та їхні конструктивні особливості спричинили ряд проблем із подальшим функціонуванням храму. Під час розкопок та натурного обстеження знайдено сліди руйнацій. Це — тріщини, що розкололи споруду на четверо (через що частина південної стіни, відповідна підбанному простору, просіла та прогнулася) та виявлені біля центральної апсиди, на південній, північній та західній стінах. Вони свідчать про те, що руйнація відбулася після зведення споруди на вис. 5—6 рядів мурування.
Встановлено, що будівництво храму було завершено. На це вказують численні фрагменти залишків тиньку із слідами фресок. За кольоровою гамою вони доволі різноманітні: жовтого, зеленого, червоного, брунатного, блакитного, золотистого та змішаних кольорів. Виявлено і численні фрагменти плитки для підлоги, елементи зовнішнього декору (вони свідчать про те, що споруда могла мати аркатурний пояс), численні фрагменти рожевого шиферу, який також використовувався для декорування.
За технологічними та конструктивними особливостями, зокрема, мурування стін (порядове мурування, надзвичайно високоякісне, багате елементами), було зроблено висновок, що час спорудження цього храму, ймовірно, може бути встановлений між датами будівництва київської церкви св. Федора (1128) — патронального храму князя Володимира Мономаха та церкви Пирогощі на Подолі (1131—35).
На думку М. Сагайдака, перший етап існування церкви — 11 ст.— слід, вірогідно, пов'язувати з храмом св. Миколи, збудованим, як зазначено у літописах, якимось Ольмою на місці, де загинув князь Аскольд під час захоплення Києва князем Олегом. Це могло відбутися, коли Києвом правив син Ярослава Мудрого — Святослав Ярославич (помер 1076), засновник чернігівської династії, який мав християнське ім'я Микола. Споруда зазнала значних руйнувань, напевно, під час катастрофічних природних явищ; зокрема, в літописах під 1127—28 повідомляється про надзвичайно велику активізацію тектонічних процесів на території Середньої Наддніпрянщини, зокрема в Київській землі, а під 1129 сповіщається про велику повінь, яка простежується по всій території Східної і навіть Центральної Європи. Наступний етап будівництва та його завершення могли бути пов'язані з приходом до Києва нащадків Святослава Ярославича, ймовірно, Святослава Давидовича (у чернецтві — Микола Святоша; помер 1143), який прийняв чернечий по-стриг у Києво-Печерському монастирі. Новим фундатором церкви міг також бути Святослав Ольгович (помер 1164). Він міг жити у Києві, поки його брат Всеволод Ольгович княжив у місті (5 березня 1139 — 1 серпня 1146). Приблизно у 14—16 ст. церкву частково зруйновано. Можливо, як каплиця використовувалася південна апсида, на що вказує знахідка фрагментів великого бронзового дзвону, що датується цим часом. Згодом тут виник цвинтар (проіснував до 1-ї пол. 19 ст.). Назва церкви перейшла до церкви св. Миколи Йорданського монастиря, вперше згаданого під 1602 у жалуваній грамоті київського воєводи — князя К. Острозького на володіння В. Соколовському урочищем Пунища.
Матеріали досліджень зберігаються у Подільській археологічній експедиції Інституту археології НАН України.