Почти одновременно со строительством основного объема до его северо-западному углу была пристроена Иоанно-Предтечинская церковь - часовня, так что западные фасады обоих зданий стояли на одной линии. Часовня хранилась в процессе последующих перестроек и погибла вместе с собором в 1941 году. Около 1109 до южного прясла западной стены пристроили часовню, где была похоронена княжна Евпраксия - сестра Владимира Мономаха. Часовня, претерпев ряд преобразований в конце XVII века, просуществовала до пожара 1718 года, после чего на ее городе появились новые пристройки к собору. Остатки часовни недавно исследована. По мнению М. В. Холостенко, где-то в XII веке до западного фасада собора было пристроено крытую паперть, не возобновлялась после 1240 года. 

В 1230 году собор пострадал от землетрясения, после чего была заново построена главная баня, южная стена и южная абсида. 

После татаро-монгольского нашествия 1240 собор, очевидно, не претерпел особых разрушений и продолжал использоваться по назначению. Где-то на рубеже XIII-XIV веков его стены подпираются контрфорсами. Их хорошо видно на гравюрах и рисунках XVII века. Около 1470 собор восстанавливается - очевидно, после нападения крымского хана Эдигея 1416 - на средства князя Семена Олеговича. В это время были заново составлены верхом абсид и части сводов, а западный вход получил портал из тесаного белого камня, просуществовавший до конца XVII века. В XVI веке собор вновь отстраивается средства князя Константина Острожского и получает новый иконостас. 

С этого же времени вокруг собора начинают строиться многочисленные часовни - место захоронений князей, магнатов и церковных деятелей. Так, перед церковью Иоанна Предтечи находилась часовня Ельце (к этой семье, согласно легендам, принадлежал Св. Антоний Печерский), за ней - часовни Трех святителей и Иоанна Богослова, у юго-восточного угла собора - часовня князей Корецких, посвященная архидиакона Стефана. В одной из часовен у южного фасада собора был похоронен в 1624 году известного деятеля украинского возрождения, основателя лаврской типографии Елисея Плетенецкого. В таком виде собор фиксируют древнейшие изображения - гравюра Тимофея Петровича 1623 на титуле книги "Беседы на 14 посланий Св. апостола Павла" (западный фасад) и гравюра 1638 с изображением панорамы Печерского монастыря в книге Афанасия Кальнофойского.