Храм выполнен в византийском стиле и представляет собой несколько упрощённый вариант первой постройки стиля – Владимирского собора в Киеве (проект 1853 г., архитектор Иван Васильевич Штром, дополнен Павлом Ивановичем Спарро и Рудольфом Богдановичем Бернгардом, построен в 1862–1879 гг.). Так же как и образец, он 7-главый, но дополнительные две главы поставлены не у западного фасада, а по центральной оси храма с востока и запада (как в основном объёме кириакона Андреевского скита). К западу от кириакона находятся святые врата с каменной 3-ярусной колокольней (1848–1849 гг.), по сторонам которой в 2-этажных корпусах расположены 2-этажные кельи, трапезная, библиотека, приёмный зал, хозяйственные помещения, иконописная мастерская и лавка, где продаются изделия, выполненные монахами. К 2009 г. в восточном корпусе располагались архондарик, синодикон (зал для торжественных приёмов), кельи, ризница, канцелярия и хозяйственные службы. Ранее в подвале этого корпуса размещались трапезная, поварня, пекарня, кабинет эконома, мастерские и жилые помещения. Внутри монастырских стен кроме собора находятся церкви праведных Иоакима и Анны (бывшего Митрофана Воронежского; в южном корпусе), святителя Николая Чудотворца (на первом этаже северного корпуса), Благовещения Пресвятой Богородицы (1761 г.; в юго-западном углу монастырского комплекса) и церковь в честь Воскресения Христова. Вне монастырских стен – здания столярной, сапожной и портняжной мастерских, кузница, маслодавильня, винокурня и больница, превращённая к 2009 г. в гостиницу для паломников. Построены новые здания пекарни и бойлерной, проведено электричество, а в западный и южный корпуса – центральное отопление. Скит имел подворья в Константинополе, Одессе, Таганроге и станице Новониколаевской, дома в Москве, Калуге и Нахичевани, кроме того, владел рыбными промыслами на Дунае. В 1894–1899 гг. по инициативе архимандрита Гавриила Афонского на Пушкинской ул. Одессы было построено подворье с 3-престольным 5-главым храмом в византийском стиле и с колокольней (проект храма был выполнен архитектором Андреем Петровичем Прокоповичем). По обеим сторонам храма проектом предусматривалось строительство 3-этажных флигелей для братии подворья и паломников. Собор был заложен 10 ноября 1894 г. архимандритом Гавриилом, главный престол освящён 22 декабря 1896 г. в честь иконы Божьей Матери «Млекопитательница» архиепископом Херсонским и Одесским Иустином (Охотиным) в сослужении епископа Елисаветградского Тихона (Морошкина); правый придел – 23 декабря во имя пророка Илии, левый – 28 декабря во имя архангела Гавриила. При архимандрите Гаврииле были созданы и расширены подворья в Таганроге и в станице Новониколаевской. Мощи архимандрита Гавриила, похороненного в храме Одесского подворья, были в 1994 г. обретены и к 2009 г. почивали в соборе бывшего подворья, обращённого в одесский во имя святого Илии пророка мужской монастырь. После революции все подворья скита Илии пророка в России были конфискованы. 13 сентября 1921 г., при захвате подворья скита в Таганроге, был расстрелян настоятель о. Николай. Константинопольское подворье с храмом находилось в квартале Галата. После Первой мировой войны в Константинополе было реквизировано имущество всех русских обителей. Скит Илии пророка понёс убытки в размере 20 995 руб. 50 коп. В 1918 г. подворье было возвращено скиту, после гражданской войны в нём поселились русские эмигранты.