По мнению исследователей, последнее упоминание о Киевском во имя великомученика Димитрия Солунского мужском монастыре содержится в Лаврентьевской летописи под 1128 г.: «Преяша церковь Дмитрия Печеряне и нарекоша ю Петра съ грехом великим и неправо» («Полное собрание русских летописей», том 1). Исследователи полагают, что насильственные действия были связаны с борьбой за выморочное наследство династии Изяславичей. Ярополк завещал Киево-Печерскому монастырю свои волости, его дочь и другие бездетные потомки жертвовали значительные суммы этой обители и даже были удостоены погребения в ней. По мнению Михаила Дмитриевича Присёлкова, «печеряне, добившись получения дара, наименовали его монастырём св. Петра, давая понять, что взяли долю Ярополка Изяславича». Территориально Киевский во имя великомученика Димитрия Солунского мужской монастырь был расположен восточнее «града Владимира», в пределах Михайловской горы (севернее Нагорной части современной улицы Трёхсвятительской). Но общую планировку и протяжённость монастырской застройки исследователи не установили. Вопрос о количестве и месте расположения храмов Киевского во имя великомученика Димитрия Солунского мужского монастыря остаётся дискуссионным. Златоверхий Михайловский собор сохранялся до 1930 гг., что позволило исследователям использовать его для топографической ориентации остальных построек. В результате земляных работ и археологических раскопок на Михайловской горе были выявлены остатки нескольких культовых сооружений. К юго-западу от Михайловской церкви, на краю Дмитриевского оврага, во второй половине XVIII в. обнаружены древние фундаменты, раскопки которых в 1838 г. проведены под руководством Александра Семёновича Анненкова. Исследователи отождествили их с собором Киевского во имя великомученика Димитрия Солунского мужского монастыря. Повторно этот памятник исследовался в 1940 и 1980 гг. (усадьба по улице Трёхсвятительской, 4). Здание представляло собой шестистолпный трёхапсидный храм с галереями, имевший в длину около 28 м, в ширину 19,5 м. Найдено много мозаичной смальты и обломков штукатурки с фресками, фрагменты резных шиферных плит. Судя по схеме плана и строительной технике, здание исследователи датируют второй половиной XI в. В XII в. Киевский во имя великомученика Димитрия Солунского мужской монастырь расширился территориально и включил новые культовые и хозяйственные постройки, выявленные археологическими раскопками. В связи с восстановлением комплекса Златоверхого Михайловского монастыря Архитектурно-археологической экспедицией Институтом археологии Национальной академии Украины (руководитель В.А. Харламов, с 1996 г. – Глеб Юрьевич Ивакин) в 1992–1999 гг. была исследована территория вокруг Михайловского храма. К северо-востоку от него обнаружены надвратная церковь 1170–1180 гг. и остатки деревянной ограды.