Святой Антоний через три года вернулся в Киево-Печерскую лавру, а монастырь продолжил жить и разрастаться. В середине XII века на месте деревянной церкви возвели каменную. Во время ордынского нашествия XIII века церковь, как и весь монастырь, была в значительной степени разрушена. Возрождаться монастырь начал лишь в XVI веке. Тогда церковь была восстановлена и достроена, и ее архитектура обрела черты украинского барокко. Декор интерьера церкви тех времен практически полностью утрачен. С конца XVIII века сохранился лишь иконостас в стиле рококо, созданный в 1774 году. До окончания в монастыре строительства Троицкого собора (1679-1695) в Ильинской церкви хранилась чудотворная икона Божьей Матери, написанная в 1654 году здешним монахом Геннадием (в миру Григорием Дубенским). Это выдающееся произведение украинской живописи XVII столетия сохранилось лишь в списках. С 1967 года Ильинский храм стал музеем – частью заповедника "Чернигов древний". В 1970-х годах минувшего столетия в церкви была проведена реставрация, проект которой выполнила известный архитектор Марионила Говденко.