За ініціативи імператора Олександра І відбулося реформування навчальних закладів, і 1808 року було видано новий Устав духовних шкіл, які переходили на триступеневу систему освіти: духовні училища (початкова освіта), духовні семінарії (середня освіта) і духовні академії (вища освіта).

На початку ХІХ ст. Київська академія переживала матеріальну і освітню кризу внаслідок зменшення коштів на її утримання, невиправданого збільшення кількості предметів, відсутності розподілу між початковими, середніми та вищими класами, де одночасно вивчали і граматику, і богослов’я. Комісія духовних училищ при Святійшому Синоді вирішила розділити академію на три незалежні духовні навчальні заклади: училище, семінарію і академію. У 1817 році було відкрито Київську духовну семінарію, а за два роки відкрилася відновлена Київська духовна академія.

Змінився і контингент студентів: раніше до Братської школи, Києво-Могилянської колегії та Київської академії віддавали своїх дітей козацька старшина, заможні городяни та козаки, тепер до семінарії вступали передусім діти духівництва. На перший курс набирали 120 студентів православного віросповідання – крім українців та росіян, тут навчалися серби, чорногорці, молдавани, валахи і болгари. Особлива увага приділялася розвитку творчих і ораторських здібностей студентів: протягом усіх років навчання вони не лише вивчали богословські дисципліни, а й писали безліч творів з філософської, богословської та літературної тематики. Оволодінню знаннями допомагала і величезна бібліотека семінарії та академії, яка розміщувалася на двох поверхах і налічувала понад 26 тисяч томів.

Навчання в Київській духовній семінарії було триступеневим. У нижчому відділенні («словесності») основна увага приділялася вивченню словесності та класичної російської літератури, а також основам математичних наук – алгебри, геометрії, тригонометрії та фізики. І якщо написання творів давалося більшості студентів легко, а кращі з них навіть було видано друком та премійовано коштом благодійного фонду графа Румянцева і преосвященнійшого Є. Болховітінова, то з точними науками справи були геть кепські. Це надихнуло одного з учителів геометрії на «творчий» експеримент: для розв’язання задач з пірамідою складалася справжня піраміда з яблук (на щастя, ринок був поряд), а після успішного розв’язання всі «складові» задачі з’їдалися задоволеними студентами на чолі з учителем.

У середньому відділенні семінарії основними були предмети філософської групи – психологія, логіка, огляд філософських вчень, а у старшому – гомілетика (мистецтво проповідей), церковні закони, духовні закони тощо.

Серед випускників Київської духовної семінарії були і цілі родини священиків, оскільки за тогочасною традицією сини продовжували духовну справу батьків і дідів, а доньки ставали матушками. Відомо, що зі стін семінарії вийшло кілька поколінь священиків родин Ганіцьких, Березницьких та Костецьких. Протоієрей Іоанн Березницький був найвідомішим місіонером ХІХ століття у Київській губернії, боровся з сектантством, протягом 17 років займав посади помічника благочинного і благочинного 3-го округу Звенигородського повіту, був нагороджений наперсним хрестом від Святійшого Синоду і орденом Св. Анни 3-го ступеня за місіонерські заслуги. А ще уславився як автор чудових різдвяних колядок, до яких власноруч написав тексти і музику, та кількох віршованих збірок і прози українською та російською мовами. Він залюбки навчав своїх колядок місцеву молодь і готував з нею різдвяні вистави. Поетичні здібності мав і його син Василь, теж випускник Київської духовної семінарії, який замінив батька на посаді благочинного. Його вірші були схожі на ліричні романси ХІХ століття і зберігалися в родині. Високу посаду благочинного 1-го округу Липовецького повіту займав ще один випускник семінарії протоієрей Іоанн Костецький, який разом з сином Олексієм, священиком-випускником цієї ж семінарії, займався просвітництвом серед сільського населення Київської губернії, відкриваючи церковно-парафіяльні школи і бібліотеки, за що удостоювався багатьох церковних нагород. Поряд з їхніми похованнями в с. Степанці минулої осені несподівано зацвів кущ махрового бузку…

З відкриттям у 1819 році поновився набір студентів до Київської духовної академії. Набір проводився раз на два роки, для вступу слід було скласти іспити з догматичного богослов’я (чи православного християнського катехізису для випускників гімназій), загальної церковної історії, грецької мови та латини і три твори – філософський, богословський та літературний. Академію всіляко підтримували такі видатні ієрархи православної церкви, як київський митрополит Євгеній (Болховітінов) і київський митрополит Філарет (Амфітеатров).

Київська духовна академія продовжила традиції не лише духовної освіти, а й духовної музичної культури, успадкованої від Києво-Могилянської колегії та Київської академії. Її ректор, преосвященнійший Філарет, заснував у 1875 році церковно-археологічний музей, придбавши за величезні кошти колекцію з 220 ікон ХІV- ХVІ ст. у московського купця Сорокіна. Про її унікальну цінність свідчить і той факт, що під час експонування частини колекції на Всесвітній виставці в Парижі купець Сорокін був нагороджений іменною бронзовою медаллю. В подальшому колекція значно розширилася і поповнилася старовинними іконами з Михайлівського Золотоверхого монастиря, церкви Спаса-на-Берестові, церкви Різдва Христова на Подолі, археологічними знахідками давньоруського, литовсько-руського, козацького періодів. У музеї зберігався фрагмент герба Київської ратуші з мідним чеканним зображенням царя Петра І, а зі старої академії – професорська кафедра, імператорське крісло з підніжжям та стара печатка академії. Серед ікон були рідкісні – такі, як незвична ікона св. Трійці з с. Семигори Київської губернії (ХVІ ст.).

Реформування духовної освіти продовжив своїм указом 1869 року імператор Олександр ІІ. У Духовних академіях Російської імперії було введено три відділення: богословське, церковно-історичне і церковно-практичне, а дисципліни розподілено на обов’язкові та спеціальні. Втім, основні реформи було скасовано вже за часів Олександра ІІІ у 1884 році. У ХХ столітті Київська духовна семінарія і Київська духовна академія пережили важкі часи. Після Лютневої революції 1917 року Святійший Синод видав Тимчасові правила для Духовних академій, після Жовтневої революції фінансування Київської духовної академії з Петрограда припинилося, Центральна Рада також не утримувала її, хоча згодом академія підтримала уряд гетьмана Павла Скоропадського і навіть відкрила нові кафедри: історії України, української мови, української літератури, західноруського права та історії Української Церкви. Однак після того, як гетьман П. Скоропадський виїхав з України разом із німецькими військами, в умовах постійної зміни влади в Києві навчальний процес в академії кілька разів припинявся.

У лютому 1920 року Київський губвиконком зареєстрував Київське православне богословське товариство і Київську православну богословську академію, однак наприкінці 1923 року життя в академії завмерло, частину викладачів було репресовано, частина емігрувала.

Відродження Київської духовної семінарії почалося лише 1947 року – спочатку в Михайлівському монастирі, а згодом при Андріївській церкві. У другій половині 1950-х років гоніння радянської влади на церкву відновилися, що ускладнило роботу семінарії, поменшало слухачів, а 1960 року Київську семінарію було взагалі закрито і відновилася робота лише 1989-го. 1 травня 2007 року рішенням Священного Синоду Української Православної Церкви новим ректором Київської духовної академії і семінарії був призначений єпископ (зараз – митрополит) Бориспільський Антоній (Паканич). Нині у Київській духовній академії і семінарії навчаються 340 студентів на стаціонарі та понад 700 – на заочному відділенні, діють катехізаторські курси для мирян.