Początkowo cerkiew miała tylko jeden ołtarz. W 1906 r. parafia wystąpiła z prośbą o zgodę na rozbudowę obiektu. Cerkiew Opieki Matki Bożej była jedyną świątynią prawosławną w historycznej dzielnicy Sołomianka, a liczba parafian w pierwszej dekadzie XX w. przekraczała 2500 osób. W latach 1907–1914 według projektu Konstantina Srokowskiego cerkiew powiększono o dwa boczne ołtarze: Świętych Niewiast Niosących Wonności od północy i św. Platona Wyznawcy od południa (ołtarz wyświęcony dopiero w 1916 r.).
Świątynia pozostała czynna do lat 30. XX wieku. W 1939 r., w ramach antyreligijnej polityki władz radzieckich, budynek został odebrany cerkwi i zaadaptowany na szwalnię. Rozebrano wówczas cerkiewne kopuły, przetopiono dzwony, zniszczono dzwonnicę. Świątynia została ponownie przekazana do użytku liturgicznego w 1941 r., podczas niemieckiej okupacji Kijowa. Pozostała czynna również po wojnie. W latach 50. XX wieku, gdy władze radzieckie ponownie wystąpiły przeciwko cerkwi, władze Kijowa rozważały możliwość zamknięcia soboru św. Włodzimierza, katedry eparchii kijowskiej, i doprowadzenia do tego, by soborem katedralnym została właśnie cerkiew Opieki Matki Bożej, jako oddalona od centrum miasta. Ostatecznie do realizacji tych planów nie doszło. Na początku XXI w.