Строительство трапезных в монастырях было вызвано требованиями Студийского устава для совместного питания монахов. Приблизительно на том месте, где стоит современное сооружение, в 1108 г. была построена монастырская трапезная. О ее архитектуре ничего не известно. Летопись сообщает, что во время землетрясения 1230 г. она была значительно повреждена. И только в 1684 г. на средства киевского мещанина Михаила Максимовича в Лавре начали возводить новую каменную трапезную. Строительство ее было закончено в 1694 г. Поврежденная пожаром в 1718 г., трапезная требовала ремонта. Проект новой трапезной составил архитектор В. Николаев. Новая Трапезная церковь была освящена во имя преподобных Антония и Феодосия 13 августа 1895 г. Из многочисленных погребений, которые находились вокруг церкви, до нашего времени сохранились лишь погребение генерального судьи Войска Запорожского В.Кочубея, полтавского полковника И.Искры, полковника донского казацкого войска Ф. Фролова. Рядом находится восстановленная могила премьер-министра России Петра Аркадьевича Столыпина, похороненного в 1911 г. В 1941 г. трапезная пострадала во время взрыва Успенского собора. Ремонтно-реставрационные работы на фасадах были завершены в 1956 г., восстановление интерьера проводилось в течение 1976-1980 годов. С 1990 г. в храме регулярно правится служба Божия. С 1992 г. он является кафедральным собором Украинской Православной Церкви.