Першими святими православного світу вважаються великомученики брати-князі Борис і Гліб. За даними істориків, вони були убиті по смерті князя Володимира Великого одним з його синів, Святополком Окаянним, який претендував на великокняжий престол і усував усіх, хто міг бути конкурентами. Зрештою, великим князем Київським він не став. А невинно загиблі брати були поховані у Вишгороді. Храм Бориса і Гліба, без перебільшень, був головною святинею Давньої Русі. Це була перша церква на Русі, присвячена саме цим святим. Вона була збудована на місці колишньої церкви Святого Василя на тому місці, де зараз стоїть Борисоглібська церква. Після пожежі 1020 року, яка знищила церкву Святого Василя, було відкрито тіла братів-великомучеників, поховані поруч із нею. Дива, які їм приписували, стали причиною спорудження кліті (каплиці), а потім князь Ярослав звелів спорудити велику церкву.
Заклали муровану церкву-усипальницю для поховання останків перших святих Давньоруської землі сини Ярослава Мудрого Ізяслав і Святослав у 1075 році. Спорудження тривало майже 37 років. Освятили церкву через три роки після завершення будівництва, у 1115 році, коли на великокняжому престолі сидів Володимир Мономах. Після освячення в усипальницю храму було перенесено мощі святих страстотерпців Бориса і Гліба.
Дослідники встановили, що вона була наскільки величною, що за своєю красою і розмірами поступалася тільки Софії Київській. Площа цієї однобанної церкви, спорудженої з плінфи з голосниками, становила майже 1000 квадратних метрів, а висота — 30 метрів. Свинцева покрівля виблискувала на сонці, внутрішнє оздоблення — фрески на стінах і полив’яна різнокольорова плитка — на підлозі. Карниз і паркет хорів вибудувані з овруцького пірофіліту. На жаль, нині є лише документальні свідчення про храм, історія спорудження якого пов’язана з однією з найтрагічніших подій в історії Русі.
За легендами, кам’яна церква ХІ ст. була частково зруйнована військами хана Батия у 1240 році, і ці руїни простояли до початку ХVІІ ст. Остаточно храм зруйнували у 1651 році польсько-литовські війська, очолювані Радзивілом, а цеглу пізніше використали для будівництва релігійних споруд Києва — домініканського костьолу Св. Миколая та Андріївської церкви.
Інтерес до цієї пам’ятки поклав початок загалом археологічним розкопкам Вишгорода у ХІХ ст. Стіну давньоруського храму знайшли у 1989 році київські археологи під час впорядкування території нинішньої церкви Святих Бориса і Гліба. Дослідники з’ясували, що стародавні підмурки зроблено з бутового каменю — валунів та блоків граніту та кварциту сірого, рожево-сірого і зеленувато-сірого кольорів. Ці мурування пов’язують з кам’яною усипальницею перших руських святих Бориса та Гліба.
Нині на території Борисоглібської церкви проведене трасування фундаменту давньоруського храму, а фрагмент стіни втраченого величного храму можна побачити на території нинішньої церкви у спеціальному павільйоні. Фрагмент склепіння арки зберігається у Музеї давньоруського гончарства.
Є частиною Пам’ятки археології національного значення. Охоронний №100007-Н, Постанова Кабінету Міністрів України від 03.09.09 р. № 928.