Pustia Kitai oferea călugărilor linişte şi mulţi se retrăgeau aici, în mod special de la Lavra Pecerska din Kiev. Prima atestare documentară a Mănăstirii Kitaev este din anul 1159.

Conform tradiţiei, Mănăstirea Kitaev a fost înfiinţată de cneazul Andrei Bogoliubskii (Iubitorul de Dumnezeu) în secolul al XII-lea. La început era un schit micuţ, cu peşteri. În anul 1716, guvernatorul Goliţin a construit aici o biserică de lemn, închinată Sfântului Cuvios Serghie de Radonej, şi câteva chilii, schitul devenind în scurt timp un loc de pelerinaj. Cei mai importanţi stareţi ai mănăstirii au fost Dositei şi Teofil. Între 1763-1768, Ştefan Demianov a construit o biserică din piatră, în stil baroc, închinată Sfintei Treimi. În 1744, mănăstirea a fost vizitată de împărăteasa Elisaveta Petrovna (fiica lui Petru I), aceasta contribuind la construcţia trapezei.

În 1835 a fost construită biserica închinată Sfinţilor 12 Apostoli, o trapeză şi clopotniţa.

În anul 1904 a fost ridicată biserica închinată Sfântului Cuvios Serafim de Sarov.

Până în 1870, Pustia Kitaiului servea ca loc de veci pentru monahii adormiţi întru Domnul de la Lavra Pecerska. Peşterile din Kitaev aveau aproximativ aceeaşi lungime ca cele din Lavra Pecerska şi au fost descoperite în 1858.

În a doua parte a secolului al XIX-lea, în apropierea Pustiei Kitaiului, pe drumul ce duce în satul Kruglik, a fost ridicat Schitul „Schimbarea la Faţă”, cu un cimitir al fraţilor de la Lavră. Acest schit a fost închis în 1924.

La începutul secolului al XX-lea, aici s-a deschis un orfelinat. După 1917, mănăstirea a fost devastată, fiind transformată în închisoare pentru preoţii şi monahii din Kiev şi din împrejurimi.

În anul 1920, mănăstirea a fost închisă şi, din 1930, transformată în Institut de Cercetare pentru fructe. Clopotniţa a fost distrusă în 1932, cărţile şi alte obiecte bisericeşti de valoare s-au pierdut, multe au fost arse. Nu se ştie ce s-a întâmplat cu altarul de lemn din secolul al XVIII-lea, în stil baroc, poleit cu aur. Ultimii călugări au fost arestaţi în 1931 şi acuzaţi de activitate contrarevoluţionară. În timpul celui de-al doilea Război Mondial, mai multe clădiri ale mănăstirii au fost distruse.

În 1990, biserica a fost redeschisă ca parohie în subordinea Bisericii Ortodoxe Ucrainene. În 1993-1994, în urma unor descoperiri arheologice peşterile au fost înzestrate cu cele necesare bunei desfăşurări a slujbelor religioase şi a fost sfinţită biserica închinată Sfântului Dositei. Din 1993 este schit al Lavrei Pecerska, iar trei ani mai târziu, în 1996, mănăstirea a devenit independentă. Cu ocazia împlinirii a 2000 de ani de la Naşterea lui Iisus Hristos, în cea mai mare încăpere din peşteri a fost sfinţită o biserică închinată Soborului Maicii Domnului.

Mănăstirea Kitaev adăposteşte importante relicve sfinte: părţi din moaştele Sfinţilor 12 Apostoli, ale Sfinţilor Ioachim şi Ana, ale Sfinţilor Zaharia şi Elisabeta, ale Sfintei Cuvioase Dositeea, ale Sfântului Teofil cel nebun pentru Hristos şi ale altor mari sfinţi ai Bisericii. 

Pe lângă acestea, aici se găsesc icoane cu părticele din moaştele Sfântului Cuvios Serafim de Sarov, ale Sfântului Mucenic Trifon şi ale Sfântului Daniil al Moscovei, precum şi o icoană făcătoare de minuni a Maicii Domnului Vatopedina.

Stareţul mănăstirii este Arhimandritul Prohor (Kostiucenko). Slujbele se ţin în Biserica „Sfânta Treime” şi în Biserica „Sfinţii 12 Apostoli”.