Протягом X століття Київ зростав як великий центр і як столиця величезної держави. Це зумовило те, що розширювалася центральна укріплена частина міста — Київський кремль. Було розширено укріплену частину Верхнього міста, для чого споруджено нову лінію укріплень, які обіймали значно більшу площу, ніж укріплення старого Київського замку VII—X століть.
Нова лінія укріплень, що починалась від південного кінця Київського городища, тягнулась на схід вздовж північного краю плато, над урвищами і схилами в долину Почайни і Дніпра (в бік Подолу), тобто вздовж правої сторони сучасної .Десятинної вулиці до яру (тепер засипаного), що відділяв стару частину міста від Михайлівської гори, де пізніше споруджено Михайлівський монастир (район сучасної Радянської площі). Звідти вздовж західної сторони яру лінія укріплень повертала на південний захід і доходила майже до теперішньої Великої Житомирської вулиці. Вздовж неї вона йшла до схилів у бік Кожем'яцького яру і далі до першого Київського городища. Ця нова лінія укріплень складалася з земляних валів, які -споруджувались на основі з сирцевої кладки. Новий укріплений кремль відомий під назвою «Города Володимира».
Найбільш відомі споруди, що входили в оборонну систему Києва в той час, це Софіївські, або Батиєві, ворота, які були парадним в'їздом у Київ з півдня. Вони знаходились приблизно там, де перехрещуються нинішні Володимирська та Велика Житомирська вулиці.
Разом із спорудженням нових укріплень провадилося велике міське будівництво. Споруджувалося багато нових будов—церковних і цивільних.
Серед дих слід відзначити кілька розкішно прикрашених князівських палаців, про що говорять уламки штукатурки із залишками стінного живопису.
Найбільш визначною спорудою цього періоду була Десятинна церква, яку почали будувати у 989, а закінчили у 996 році. Вона була задумана як головний кафедральний собор, на утримання якого Володимир виділив десяту частину доходів від своїх володінь, звідси і походить її назва—Десятинна. В дійсності ж ця десятина призначалася на утримання всієї руської єпіскопії, уособленням якої і була ця церква.
У 1015 році помер Володимир Святославич. Між його синами спалахнула боротьба за Київ. Спочатку владу захопив Святополк, який підступно вбив своїх братів Бориса, Гліба і Святослава. Святополк готував уже похід на Новгород, щоб убити і свого четвертого брата — Ярослава. Але той, дізнавшись про вбивство братів, зібрав військо і виступив проти Святополка. Під Любечем відбулася битва, в якій Ярослав здобув перемогу і зайняв Київ. Святополк втік до Польщі до свого тестя — польського князя Болеслава Хороброго.
Болеслав Хоробрий і Святополк, зібравши велике військо, у 1018 році вирушили на Київ. Поблизу міста Волині дружини Ярослава зазнали поразки, і польські війська зайняли Київ. Обурені мародерством, кияни почали нападати на окремі загони поляків і знищувати їх. Болеслав, боячись втратити своє військо, змушений був повернутися в Польщу. Святополк залишився в Києві один.
Незабаром Ярослав зібрав нове військо і виступив проти Святополка, якого підтримували печеніги. На річці Альті відбулася битва, яка закінчилася поразкою Святополка. Після цього Ярослав остаточно утвердився у Києві.
Час князювання Ярослава, за піклування про розвиток освіти і культури на Русі прозваного Мудрим (1019—1054 pp.), був періодом нового піднесення Київської держави та її столиці Києва.
В першій половині XI століття Київ швидко розвивається. Це викликало необхідність розширення його центральної частини — кремля. З 1037 року тут за ініціативою Ярослава споруджуються нові укріплення, храми, палаци. Початок цього нового будівництва «Повесть временных лет» пов'язує з нападом печенігів на Київ у 1036 році.
У 1036 році печеніги напали на Київ і почали штурм південних окраїн міста. Тут відбулася вирішальна битва, яка закінчилася перемогою війська Ярослава Мудрого.
У 1037 році на ознаменування перемоги Ярослав заклав на тому місці, де відбулася битва, нове місто, що одержало назву «Города Ярослава», який займав площу в кілька разів більшу, ніж «Город Володимира». Межі його були приблизно такими: нова лінія починалася від укріплень часів князювання Володимира над засипаним тепер ровом (район теперішньої Радянської площі) і тягнулась вздовж схилів Дніпра, до Хрещатої долини на південь — в район нинішньої вулиці Свердлова. Там вона повертала на захід і вздовж вулиць Свердлова і Великої Підвальної доходила до сучасної Львівської площі. На Львівській площі лінія укріплень повертала на схід, йшла вздовж сучасної Великої Житомирської вулиці до Кожем'яцького яру і з'єднувалась з укріпленнями «Города Володимира» десь у районі сучасної садиби Історичного музею. Укріплення, споруджені при Володимирі, були збережені, і тому Київський кремль з того часу мав два укріплені центри.
Фортифікаційні споруди, збудовані в той час, були дуже міцними і грандіозними. Археологами реконструйований вал, який був основною частиною фортифікаційної системи, що зберігся над Хрещатою долиною (в районі нинішньої Малої Підвальної вулиці). Основою валу були кліті з дерев'яних колод, заповнені добре ущільненою землею і глиною. Кожна кліть являла у плані квадрат розміром З X 3 м. В основі валу було шість безперервних ліній клітей. Таким чином, ширина його основи становила 18 м. Вал, як вважають дослідники, був висотою в 14 м. Такий оборонний вал простягався навколо Києва на кілька кілометрів.
У цій лінії укріплень було кілька воріт. Головними були Золоті ворота, які були і парадним в'їздом у Київ. Залишки цих воріт збереглися до наших часів у сквері на розі вулиць Великої Підвальної і Володимирської. Це була досить складна споруда, що мала два яруси. Нижній був власне воротами — дві кам'яні стіни з аркою, до яких з обох боків прилягав вал. Цей ярус мав зверху площадку з парапетом, як і будь-яка оборонна башта, а над нею височів другий ярус — Благовіщенська церква. Другі ворота — Східні, або Лядські,— знаходились в районі теперішньої площі Калініна, треті — Західні, або Львівські, були в районі Львівської площі. До «Города Володимира» вели Софійські, або Батиєві, ворота (на розі сучасних Володимирської та Велико-Житомирської вулиць). Так виглядав у той час «Город Ярослава».
Одночасно із спорудженням міських укріплень здійснювалося цивільне будівництво у новому кремлі — князівський палац, кафедральний собор, палац митрополита, бібліотека, школа тощо.
В архітектурний ансамбль нового центру Києва входила і найвидатніша споруда древнього міста — багато прикрашений Софійський собор. В його оформленні широко були використані найрізноманітніші засоби: фігурна кладка, різного роду карнизи, пілястри, ніші, аркади тощо. Широко застосовувалися деталі з різного
каменю, з яких найбільшу цінність мають багато орнаментовані шиферні плити, що служать парапетами на хорах. Але найбільш цінною пам'яткою образотворчого мистецтва, що має світове значення, е, безсумнівно, унікальний настінний живопис. Софійські фрески і мозаїка XI століття збереглися майже повністю до наших днів. Було споруджено Георгіївську церкву та Ірининську з монастирем.