Després del saqueig de Kíev per Andrei Bogoliubskii de Vladímir-Súzdal el 1169, seguit pels tàrtars mongols el 1240, la catedral va caure en mal estat. Després de la Unió de Brest (1595 -96) la catedral de Santa Sofia va quedar en mans de l'església Grecocatòlica Ucraïnesa fins que va ser reclamada pel bisbe metropolità ortodox ucraïnès d'origen moldau Petró Mohyla (ucraïnès: Петро́ Моги́ла, "Petró Mohyla"; romanès: Petru Movilă; rus: Пётр Моги́ла, "Piotr Mogila") a 1633. Mohyla encarregà treballs de restauració i la part superior de l'edifici va ser meticulosament reconstruït, segons model de l'arquitecte italià Octavià Mancini (Ottaviano Mancini) en el marcat estil barroc ucraïnès, al mateix temps que conservava l'interior romà d'Orient, mantenint intacta la seva esplendor. L'obra va seguir amb el Hetman cosac Ivan Mazepa i el 1740, la catedral es va acabar, prenent la seva forma actual.