Розташоване в оточеному лісистими придніпровськими пагорбами урочище, на півострові, що омивається з південного сходу озерами. Назва урочища походить, мабуть, від тюркського слова "китай" ("зміцнення", "фортеця"). Один із зазначених пагорбів, що обмежує урочище зі сходу та відокремлений від обителі озерами, називається Китай-горою. Тут збереглися вали давньоруського городища, яке було форпостом на південних підступах до Києва. Цій фортеці передувало невелике зміцнення дома нинішньої пустелі, захищене з північного заходу ровом і валом, з інших боків — водою. Під час будівництва на поч. ХІ ст. фортеці на горі описані рів і вал знищили, і на півострові виник посад, що з часом досяг величезних розмірів. Люди жили в ньому і після монгольської навали, у XV ст.

У ХV1-ХVП ст. любителі пустельництва з Києво-Печерської Лаври заснували на Китай-горі печерний монастир, а на місці нинішніх будівель пустелі — наземний лаврський скит.
У XVIII ст. у Китаєві прославилася великими подвигами Преподобна Досифея (1776 р.). Народилася вона у 1721 р. у сім'ї рязанських дворян Тяпкіних (вели рід від учасника Куликовської битви Василя Варгоса, який став окольничим св. князя Димитрія Донського). З 2 до 9 років Дар'я (мирське ім'я Преподобної) виховувалася в Московському кремлівському Вознесенському монастирі рідною бабусею - черницею Порфирією (обитель заснована вдовою св. Димитрія Донського преп. Євфросинією, м. Порфирія родоначальники Тяпкіних отримали за вірну службу багатство та знатність). Ставши за 7 років за способом життя справжньою монахинею, Дар'я після повернення до батьківського будинку не захотіла вести світське дворянське життя і трудилася в благочестя. У 15 років, побоюючись видачі заміж та згасання прагнення Богу, Дарина таємно покинула рідних. Боячись бути розшуканою і насильно повернутою, подвижниця взяла приклад з Преподобних Єфросинії та Марини, які рятувалися під чоловічими іменами в чоловічих монастирях: купила селянський одяг, остригла волосся і назвалася кріпаком-утіком Досифеєм. Низький голос, рівномірна хода і схудле засмагле обличчя не давали можливості дізнатися в "Досіфеї" дівчину. Три роки вона працювала у Троїце-Сергієвій Лаврі. Одного разу в обитель приїхали рідні Дар'ї і впізнали втікачку, але остання тут же зникла і пішла до Києва, де на Китай-горі, не бажаючи користуватися плодом чужої праці, викопала собі окрему печеру і оселилася в ній. Десятки років суворого порожнього проживання привернули до "Досифея" увагу миру, сповнену благоговійної поваги. Поговорити з подвижницею можна було, проте, лише через печерне віконце. У 1744 р. "Досифея" відвідала імператриця Єлизавета Петрівна. У її присутності Дар'я була пострижена в рясофор з ім'ям Досифей (таємницю подвижниці, як і раніше, ніхто не знав: від суворих подвигів зовнішність Преподобної з часом все менше могла давати привід до підозр).
Саме від преп. Досифеї отримав у Китаєвому благословення йти в Саровську обитель майбутній великий старець преп. Серафим. Якось у Преподобної побувала рідна сестра і сказала, що Дар'я, яка зникла колись, досі не знайдена. Подвижниця, не будучи, природно, пізнаною (розмова відбувалася через те саме віконце), порадила сестрі не шукати Дарії, яка пішла з дому заради Господа, а радіти її духовному покликанню.

Коли в Російській імперії було заборонено пустельництво, Преподобна переселилася на Далекі печери в Лаврі і духовно виховала тут майбутнього відомого соловецького подвижника Феофана (пом.1819; з благословення подвижниці деякий час знаходився на послуху преп. Паісія Величковського; сама вказала Феофану йти на Соловки). Останні чотири роки свого земного життя подвижниця провела у наземному Китаївському скиту.
"Старця Досифея" знайшли в його келії тим, хто став на колінах перед аналоєм (так само спочиває про Господа і Преп. Серафим Саровський). У руці "старця" була записка з проханням зрадити підготовлене до поховання тіло землі "не торкаючись", що китаївська братія і виконала. Коли згодом сестра Преподобної вдруге побувала у Києві та побачила портрет "старця", всі дізналися нарешті таємницю подвижниці.

Все р. ХІХ ст. в пустелі подвизався Христа заради юродивий ієросхімонах Феофіл (ум.1853) - широко відомий і глибоко шанований старець, що мав дар прозорливості і чудотворень. У блаженного Феофіла часто бував у дитинстві з матір'ю Володимир Шепелєв — майбутній Києво-Печерський подвижник Преп. Алексій (пом.1917р.). Володі старець пророкував подвижництво в сані ієромонаха.

У другій підлозі. ХІХ ст. в обителі працював і поховав тут свою матір Марію та інший прославлений у лику святих Христа заради юродивий київський подвижник - рясофорний чернець Києво-Печерської Лаври Паїсій (пом.1893 р.). До перекладу з Лаври до Китаєва він також не раз бував у преп. Феофіл.
У пустелі похований відомий свого часу у Києві подвижник благочестя юродивий Іоанн Босий (Ковалевський; ум.1855г.).
У 30-х роках. ХХ ст. обитель була скасована. Відродження пустелі почалося з відкриття на поч. 1990-х приходу в її кам'яному престольному храмі (зведений у 1763–1767 рр. у стилі українського бароко на місці застарілої дерев'яної церкви преп. Сергія Радонезького, поставленої у 1716 р.; у ході перебудов 1854 та 1892–1893 рр.). п'ять розділів поставлені прямим хрестом, мав приділи преподобного Сергія Радонезького і святого Димитрія Ростовського, зберігає статус парафії). У сквері на північ від храму під спудом спочивають мощі преп. Досіфеї. Поруч - надгробки на колишній могилі преп. Феофіла (мочі набуті в 1993 р. і відкрито спочивають у пустелі) і на могилі першого намісника відродженої обителі старця схіархімандрита Феофіла (пом.1996 р.). На північний захід від Троїцької церкви знаходиться храм свв. 12 Апостолів (1835 р.; безкупольний), а південніше стояла чотириярусна дзвіниця, що не дійшла до нас (1835 р.; класицизм). Вулиця Китаївська відокремлює від центру пустелі храм преп. Серафима Саровського (в обителі зберігаються поручі та епітрахіль цього Угодника), прибудований у 1904 р. до будівлі лаврської богадільні (1871 р., розширено у 1900 р.; одноповерхова, дерев'яна, обкладена цеглою). На Китай-горі збереглися чернечі печери, частина яких у 1990-1993рр. розчищена та упорядкована для відвідування зусиллями співробітників наукового відділу "Київ-Підземний" при Музеї Історії м. Києва та братії пустелі (зазначений відділ займається дослідженням та охороною чернечих підземель). У другій підлозі. ХІХ ст. тут було влаштовано обкладене цеглою підземне приміщення храму. Під час будівельних робіт до ченців, що трудилися на горі, підійшов невідомий монах і сказав: "Затія хороша, угодна Богу, і церква дійсно буде, але збудують її не скоро", після чого став невидимий. І справді, лише в наші дні в описаній підземній камері було освячено храм в ім'я Преп. Досифей Києво-Китаївської. У печерах збереглися чернечі келії із земляними стінами та лежанками. Так спочатку виглядали й лаврські печери. При обителі діють богадільня та паломницький готель.