Появление обители предсказал прп. Феофил Киево-Китаевский († 1853 г.). Труды по ее основанию выпали на долю прп. Ионы Киевского (Мирошниченко; † 1902 г.).

1 (14) марта 1861 г., выйдя на крыльцо своей келии в монастыре о. Иона, увидел на горе сияние и пожар. В страхе он побежал спасать своих братьев. Но подойдя, заметил, что пламя, охватившее братский куренек, не причиняло им никакого вреда. Келья стояла невредимой, а рядом в столпе огня он увидел Божию Матерь с сонмом святых. Владычица коснулась головы его и возвестила, что пришла навестить это место, Сыном Ее издревле предызбранное. «Моя благодать пребудет здесь во веки. Неотступно буду посещать место это, и многие тут спасутся. Многие придут в обитель эту, ты их всех приими, никого не презирая — все чада Божии». После этих слов Владычица отступила и стала невидимой, а на снегу остались следы Ее пречистых стоп. Так сама Богородица избрала угодника своего преподобного Иону для прославления сего места и устроения на нем обители.

9 (22) марта 1862 года место над выдубицким урочищем вновь озарилось огнем. И снова в беспокойстве спешил от Выдубицкого монастыря старец спасать своих братьев от пожара. И вновь увидел стоящую в столпе неопалимого огня Владычицу с сонмом святых. Утверждая отца Иону к послушанию воле Божией по обустройству здесь монастыря, Матерь Божия сказала, что он — лишь «грабли, секира, избранное Господом орудие дивных и святых дел».

Иларион и Гавриил нашли старца утром сидящим в глубоком снегу. Рассказав им обо всем, он просил их ничего никому не говорить и описал эти события лишь в последние годы жизни. По устроении монастыря в 1910 году на этом месте была построена церковь, разрушенная в 1934 году, а в 1996 году, в день памяти иконы Божией Матери, именуемой «Троеручица», 25 июля митрополитом Владимиром был освящен крест и новыми насельниками был установлен на месте явления преподобному Ионе Божией Матери.

Так Богородица положила основание новой киевской обители, ставшей одним из духовных центров на рубеже XIX-XX вв. Пресвятая Владычица хранила и непрестанно посещала монастырь, о чем свидетельствовали сподобившиеся видеть Ее здесь иноки и богомольцы. Преподобный Иона стал известен всей Российской Империи. За свою долгую многотрудную земную жизнь старец сподобился многих чудесных видений, даров прозорливости и исцелений. Исцеления по молитве преподобного совершались и по его кончине. Усопший старец являлся многим, знавшим его.

В 1871 году было завершено строительство каменного храма с двумя приделами. 28 ноября митрополит киевский Арсений, прежде других, освятил престол южного придела во имя иконы Божией Матери «Троеручица». Отец Иона особо чтил этот образ, который хранился у него в келии, а со временем был помещен в Троицком храме за правым клиросом. Еще при жизни преподобного по молитве перед этой иконой было совершено много чудес. В 1872 году 23 июля в Свято-Троицком храме был освящен главный престол во имя Живоначальной Троицы, а в 1897 году устроен новый северный придел во имя Всех святых. 13 октября 1900 года он был освящен митрополитом киевским Иоанникием.

Постепенно монастырь созидал в своей ограде всё необходимое для жизни: возникла просфорня, мастерские для изготовления свечей, иконописная, переплетная, столярная, портняжная, сапожно-шорная, кузнечно-бондарная, слесарная. Дети из школы-приюта помимо общеобразовательных предметов получили возможность обучаться в этих мастерских ремеслам — столярному, портняжному, сапожному, кузнечному и другим.

Немало киевлян трудилось и в Свято-Троицком монастыре, который к концу ХIХ в. по занимаемой территории, владению собственностью и хозяйственному укладу выдвинулся на заметное место среди монастырей не только киевской митрополии. Многие дивились мудрой распорядительности и заботливости его настоятеля, умению привлекать щедрые пожертвования на монастырь. В то же время старец отличался особой бережливостью и простотой в образе жизни.

В мае 1896 г. были получены из Москвы отлитый на колокольном заводе Самгина колокол весом 1150 пудов (на то время самый большой в Киеве) и несколько мелких по 57 пудов, для чего выстроена временная деревянная колокольня. С первых дней основания Свято-Троицкой обители отец Иона мечтал о большой каменной колокольне. Новые колокола и были для нее предназначены.

Весной 1897 г. о. Иона сильно заболел. Все уже считали, что старец на смертном одре и пришли прощаться с ним. Тихо стояли в коридоре его кельи, не смея нарушить молитвенную беседу болящего с Господом.

«Когда мне предстояло отойти в нескончаемую жизнь, — напишет он через некоторое время, — а было это в 1897 году, в апреле, под 23 число, ночью, в 4-м часу, Господу угодно было явить мне новую милость. Я лежал на кровати в темноте. И вот, в келии моей явился кто-то светлый, ясный, подошел ко мне очень близко, благословил меня крестным знамением и сказал: «Господь дарует тебе здравие, помощь, покров и Свою Божественную благодать, чтобы ты послужил Ему в Церкви Его святой. Вот крест, который ты соорудил и совершенно довершил его. А вот другой крест, начатый тобою, ты только приступил к его сооружению и тебе нужно в трудах доделать и докончить его столь же тщательно, как и первый. Когда ты окончишь второй крест, Господь позовет тебя к Себе. Встань, послужи и поработай Ему».

С поистине юношеской энергией старец, которому шел 98-ой год, довершает строительство громадного каменного корпуса, собрав 100 тыс. руб. на его возведение. Собирает он еще 200 тысяч на колокольню и получает утверждение Государем ее проекта.

Но, тем не менее, здоровье старца становилось все слабее. 15 декабря 1901 года он был соборован. С этого дня до самой кончины старец принимал у себя в келье богомольцев, а 6-го января 1902 года стал прощаться с братией. У него спросили разрешения отслужить всенощное бдение и обедню о выздоровлении его, но он ответил: «Не надо служащих беспокоить, я все равно в среду отойду». В ночь с 8 на 9 января служащий в соборе иеромонах, говоря ектенью, никак не мог помянуть о здравии архимандрита Иону, что-то его останавливало. Как оказалось, в это самое время блаженный старец отошел ко Господу. Тихо, мирно, непостыдно, в окружении своих духовных чад и учеников закончил свою земную жизнь преподобный.

Прощание братии и богомольцев со своим любимым наставником состоялось 12 января. День выдался теплый и ясный. Несмотря на труднопроходимую из-за наступившей оттепели дорогу, к обители непрерывной вереницей потянулись многочисленные почитатели старца.

Прожив свыше ста лет, архимандрит Иона (постриженный в схиму с именем Петр) явил и современникам, и потомкам, чего может достичь человек при самоотверженной деятельности и любви к Богу.

В 1934 г. обитель упразднили. Храм был окончательно закрыт. Архимандрит Иов, а с ним еще несколько десятков монахов, не желавших покидать обитель, были арестованы и высланы в Казахстан, где навсегда затерялись их следы.

С 1942 по 1949 годы монастырскую жизнь удалось восстановить. Во главе братии в этот период встал архимандрит Игнатий. Однако затем более чем на 40 лет наступил самый тяжелый период в истории обители. Большинство монахов вместе с настоятелем были переведены в Киево-Печерскую Лавру, а некоторым из них пришлось скрываться в миру. Иеромонаху Димитриану удалось устроиться дворником в ботанический сад, организованный на месте монастыря, и поселиться в ветхой часовой башне, в которой он тайно служил Литургии. Так, исполняя данный при постриге обет пробыть в родной обители даже до смерти, он мирно отошел ко Господу в 1970 году. Иеромонах Полихроний после закрытия Ионинского монастыря был зачислен в Свято-Успенскую Почаевскую Лавру, где, приняв схиму с именем Прохор, почил в сане схиархимандрита в 1971 году, прожив благочестивую жизнь, украшенную даром молитвы и прозорливости.

В средине 60-х годов Свято-Троицкий храм, или как еще его иногда называли в народе — Ионовскую церковь, было решено реконструировать под музей ботаники. По плану реконструкции прямо под центральным куполом храма должен был стоять громадный памятник Мичурину. По Божией милости эти безумные планы не осуществились. Но след их долгие годы оставался незаживаемой раной монастыря.

В 1966 году кощунственно был вскрыт склеп, в котором покоились нетленные мощи преподобного Ионы. После того, как стало известно о надругательстве, учиненном над святыми мощами, монахи еще не закрытой к тому времени Киево-Печерской Лавры вынесли их из храма и перезахоронили на Зверинецком кладбище. Обитель стояла осиротевшей и омертвевшей.

Современная летопись славной обители великого старца Ионы начинается в 1991 году. Поначалу храм был закрыт, и службы совершались на паперти — и в дождь, и в лютый мороз. Когда прихожане впервые вошли в соборный храм (это случилось в последнее воскресенье ноября), он предстал перед ними сплошной руиной — без иконостаса, потолочных перекрытий, с глубокими трещинами в стенах. После многих лет запустения в его стенах вновь зазвучали слова молитв святой Литургии.

Особой радостью для монастыря отмечено 4 октября 1993 года. В этот день по благословению митрополита Киевского и всея Украины Владимира святые и нетленные мощи преподобного Ионы были перенесены со Зверинецкого кладбища в соборный храм на место своего первоначального упокоения.

Взирая на широкое почитание старца Ионы Киевского и обилие чудес, происходящих по его молитвам, 22 ноября 1995 г. решением Священного Синода Украинской Православной Церкви он был причислен к лику святых.

Преемник владыки Агапита — архимандрит Иона — продолжил нелегкий труд по возобновлению обители своего небесного покровителя.

Сегодня Свято-Троицкий храм монастыря предстоит перед глазами тысяч его посетителей с разных концов нашей страны и зарубежья в обновленном виде — с резным иконостасом и прекрасными росписями.