Видатна пам’ятка архітектури бароко (Андріївський узвіз, 23). Легенда, вміщена до літопису за часів правління великого князя київського Всеволода Ярославича (християнське ім’я якого Андрій і який заснував 1089 у Києві жіночий Андріївський Янчин монастир), повідомляла, що апостол Андрій Первозванний, прямуючи з Херсонесу до Риму через землі майбутньої Русі, поставив на київських горах хрест і зробив пророцтво про виникнення тут великого міста з багатьма церквами. За Густинським літописом, у Верхньому Києві 1215 збудовано Хрестовоздвиженську церкву. Відомо про кілька дерев’яних храмів, які з часом руйнувалися і переносились з місця на місце. Один з них, на місці сучасного, згорів 1676 під час нападу кримських татар. Його місце було позначено великим дерев’яним хрестом, який стояв до 1690, коли сюди перенесли дерев’яну Богоявленську церкву з Братського монастиря і освятили Андріївську. В 1724 вона зруйнувалася "від великих вітрів". У 1744 імператриця Єлизавета Петрівна власноручно заклала нову кам’яну церкву св. Андрія. Церква мала стати придворною – для членів імператорської родини та вищого світу. Проект склав 1748 архітектор В.В. Растреллі, здійснював його московський архітектор І.Ф. Мічурін, який прив’язав проект до реальної місцевості і вніс до нього чимало доповнень. Спорудження храму відбувалося протягом 1749-53. Склепіння та верхи мурували під наглядом архітектора А.В. Квасова.
А. ц. вирізняється довершеною композицією та досконалими пропорціями. Вражає органічне поєднання з природним ландшафтом, що робить її важливою домінантою київського пейзажу. Після побудови А. ц. стиль пізнього бароко став пануючим в українській архітектурі. План церкви подібний до латинського хреста, перетятого діагональним "андріївським" хрестом, який утворюе кутові контрфорси. Храм завершує масивна центральна баня і чотири стрункі декоративні бані над контрфорсами. Довжина храму – 32 м, ширина – 23 м, висота над рівнем тераси – 40 м. Фасади оздоблено пілястрами та групами колон композитного ордера, фронтони з округлими кутами прикрашено рокайлевими картушами з монограмою Єлизавети, сандрики вікон, а особливо круглі вікна декоровано пластичною барочною орнаментикою. Капітелі картуші та інші орнаментальні оздоби фасадів відлито з чавуну і позолочено. Дах церкви первісно було вкрито зеленою полив’яною черепицею, баня та маківки – залізом.
Опорядження інтер’єру тривало в 1752-55. Останній більше нагадує урочисту палацову залу, ніж православний храм. Іконостас, кафедру та над престольну сінь за проектами Растреллі виконували петербурзькі та московські різьбярі Я. Грот, Й, Домаш, X. Орейдах, А. Карловський, М, Мантуров та ін. Образи для іконостаса та бані храму створили російські художники І. Вишняков та О. Антропов. Триярусний іконостас з канелюрованими колонами й пілястрами коринфського ордера розділяє внутрішній простір на вівтар і залу. Розкішне, вибагливе барочне оздоблення іконостаса стилістично поєднується з оздобленням бані. Позолочені та ліпні декоративні деталі на пурпуровому тлі іконостаса надають йому виняткової святкової урочистості та ошатності. Конструкція іконостаса зумовлює і систему розташування живописних зображень. Навпроти нього, ліворуч, міститься кафедра проповідника з різьбленим балдахіном. Ікони та інші картини на релігійні теми являють собою видатний живопис другої половини XVIII-XIX ст. Через смерть Єлизавети Петрівни в 1761 освячення церкви затягнулося до 19 серпня 1767. Служба в ній була призначена ченцям Софійського монастиря, утримання церкви доручено магістрату.
Розташування на вершині стрімкого пагорба створювало постійну загрозу для церкви. Підземні джерела періодично кликали зсуви пагорба, що загрожували споруді. Значної шкоди завдавали також бурі та грози. Храм протягом всього часу свого існування потребував ремонтів та вдосконалення дренажної системи. Ремонтно-реставраційні роботи проводилися у 1786-1800, 1818-25, 1844-46, 1865-67, 1894-95 тощо. 1859 у нижньому поверсі стилобату освячено теплий храм св. Захарія та Єлизавети, а 1865 – св. Сергія Радонезького у верхньому поверсі. 1919 А. ц. передано Українській автокефальній православній церкві, 1925 – Обновленській церкві, 1936 її перетворено на музей, з 1939 входить до Національного заповідника "Софія Київська". Під час Німецько-фашистської окупації 1941-43 в ній відбувалися відправи Української автокефальної православної церкви, 1942 у нижній церкві хіротонізовано на єпископа Переяславського Мстислава (С. Скрипника). З 1949 тут містилася Київська духовна семінарія, 1959 її приміщення передано "Київпроекту". Значні ремонтно-реставраційні роботи проведено в 1949-52 та 1965- 67. Республіканськими спеціальними науково-реставраційними виробничими майстернями, які зайняли приміщення стилобату. В 1974-87 здійснено документально обґрунтовану реставрацію А. ц. (архітектор В. Корнєєва) на підставі знайдених у віденському музеї "Альбертина" копій авторських креслень В.В. Растреллі. Відновлено первісні форми та прикраси верхів, втрачені деталі, позолоту.
З 1992 у приміщеннях стилобату розміщується Духовна академія і семінарія Української православної церкви Київського патріархату, 1998 встановлено бронзову меморіальну дошку з барельєфом патріарха Мстислава.