До середини ХІХ століття стала очевидною потреба зведення у Братській Борщагівці нового храму. Ремонт та переробки 1847–48 років свідчили про це, але вони були тільки тимчасовим заходом і не дозволяли повністю задовольнити нагальні потреби парафії. Ветха дерев’яна споруда церковці Живоносного Джерела, що простояла вже понад сто років, стала потроху занепадати. До того ж, вона давно не відповідала як запитам вірян, число яких на парафії вже перевищило тисячу (зокрема, 1861 року – 1113 душ, а 1866 - 1217), так і тій кількості прочан, які щотижня приходили до чудодійної ікони Божої Матері та до джерел із ”живою водою”. Водночас певною мірою посприяло вимогам борщагівчан перенесення 1861 року волосного правління з Петропавлівської до сусідньої із Братською Микільської Борщагівки.
Зважаючи на це, після попереднього огляду церкви Живоносного Джерела, 17 серпня 1861 року з’явилася резолюція митрополита Київського і Галицького Арсенія Москвина, яка визнала за необхідне “збудувати на місці дерев’яної церкви нову кам’яну“. З цього ж приводу 14 листопада того ж року у Братській Борщагівці було скликане загальне "віче" громад сіл Братської, Микільської та Софійської Борщагівок, яке ухвалило рішення митрополита Арсенія і оголосило про початок збору пожертв на спорудження нової церкви. Був створений парафіяльний комітет з будівництва, до складу якого увійшов також і о. Лев Александрович в якості відповідального за фінанси.
Саме в цей момент, на початку 1860-х років Лавріном Похилевичем було випущене (підготовлене - 1862, видане - 1864 року) його відоме видання “Сказання про населені місця Київської губернії…“, в якому чільне місце посіла також інформація про наш храм, його каплиці, парафіяльні традиції, чудотворну ікону Божої Матері, про початок будівництва нової церкви тощо. При підготовці своєї книги, - як видно з розлогих коментарів автора - він мав, зокрема, можливість побувати і на нашій парафії.
Але повернемось до справи зведення нового храму. На той час будівництво церкви на 500 - 600 парафіян оцінювалося орієнтовно у 8 – 9 тис. рублів. Відтак до 1864 року парафіянами вже було зібрано 2040 руб., на які було закуплено 200 тис. штук цегли і 48 тон вапна.
У своїй доповідній записці інспекторові церковних будівель казенних маєтків Західного краю М.І.Жандру від 22 липня 1864 року парафіяльний священик Лев Александрович повідомляв про витрати зібраних коштів і висловлював прохання до Київської Палати Державного Майна про виділення додаткових коштів. Панотець також ознаймив інспектора із попереднім проектом церкви у Братській Борщагівці, виконаним єпархіальним архітектом П.Спарро, та відомістю про потреби в робітниках та матеріалах. Однак їх було відхилено. Невдовзі, після власного огляду церкви, враховуючи особисті звернення митрополита Арсенія, а також зібрання парафіянами значних коштів, М.Жандр звернувся до голови Палати з проханням отримати у Міністерстві Державного Майна дозвіл на будівництво в селі кам’яної церкви на 500 прихожан за типовим проектом №8, кошторисна вартість якого складала 12293 руб. 33 коп., і виділенні для цього зі скарбниці додатково 10258 руб. 33 коп. Відтак початок будівництва знову відкладався на невизначений термін.
Тільки 11 лютого 1866 року першим департаментом Міністерства Держмайна було видано розпорядження, яким голові КПДМ наказувалося терміново приступити до зведення церкви. У Міністерстві будівництво церкви було оцінене у 12721 руб. 86 коп., і за розрахунками приблизно 880 рублів становила вартість іконостаса, через що його було вирішено перенести зі старої церкви. До зібраної суми пожертв у 2040 рублів долучалися ще 500 рублів, виділених Палатою Держмайна, із державної ж скарбниці на будівництво було надано лише 93 руб. 86 коп.
Під забудову майбутньої церкви комітету і сільським зборам була запропонована ділянка землі поряд з тогочасною церквою. При цьому знесенню підлягали дві селянські хати і школа. Від Палати Держмайна для керівництва будівництвом було призначено інженера Гешвенда. Після проведення попередніх геологічних пошуків на ділянці забудови було виділене точне місце під майбутню церкву. Для початкових будівельних робіт інженер Гешвенд призначив відомого муляра Івана Горюнова.
Відтак, 1 березня 1866 року розпочалося спорудження нової церкви. Горюнов, якому окрім двадцяти найнятих робітників, допомагали ще й місцеві селяни, мав закінчити цегляні роботи вже до 15 жовтня.
Будівельники відпочатку зіткнулися із несподіванками, які змусили відійти від проекту та наміченого графіку будівництва. З’ясувалося, зокрема, що грунт необхідної щільності залягає значно глибше, аніж було визначено початково, що потягло збільшення витрат матеріалів на фундаменти. В той самий час на зміцнення підошви підмурка вирішили використати раніше закуплену прихожанами цеглу, оскільки по параметрах вона не відповідала основній кладці будівлі. Фінансування будівництва загалом і підвезення цегли відбувалося з відставанням від графіка: з вересня 1866 року почалися простої, а 10 жовтня І.Горюнов припинив роботу, вимагаючи від Палати покриття збитків. До середини наступного 1867 року будівництво велося дуже кволо - робітники залишали будівництво: так у останні два тижні червня на ньому перебували лише четверо робітників із двадцяти найнятих Горюновим. Відтак, 5 липня 1867 року будівельні роботи було призупинено вже власне інженером Гешвендом.
Однією з причин перерви у будівництві був початок перевірки Палатою Держмайна відхилень від проекту. Зниження темпів робіт сталося також через те, що Гешвенд під час будівництва значно відступив від типового проекту. Запроектоване зімкнене склепіння на стінах у три цеглини було замінене на повне парусне по стінах у чотири цеглини, як найбільш притамане візантійському стилю церкви. Це потягло заміну чотирьох крайніх вікон другого поверху у опирань склепінь на глухі. Для освітлення простору під склепінням пропонувалося влаштувати бічні ліхтарі (надалі не було виконано), а у глухому дерев’яному барабані – прорізати вікна. Замість передбачених проектом №8 пласких стель передньої частини та вівтаря Гешвенд запропонував напівкупольну дерев’яну стелю над вівтарем, а над передньою частиною – із піддугами.
Зрештою, усі переробки він обгрунтував розрахунками та кресленнями і подав до Палати додатковий кошторис на 2485 руб. 26 коп. Міністерством Державного Майна було виконано перевірку пропонованих обгрунтувань.
Наприкінці 1867 року о. Лева було переміщено до іншої парафії, а на його місце було призначено молодого священика Федора Федоровича Сікорського (1844 р. н.), сина попереднього настоятеля.
У 1868 році, після огляду комісією губернського управління Міністерства Внутрішніх Справ, будівництво було передане під контроль цього відомства. Тоді вже були зведені стіни і почалося спорудження центральної бані. Відтак, урочисте освячення новозбудованого храму відбулося тільки наприкінці 1872 року. Ще у жовтні того року Гешвенд та Сікорський доповідали губернському архітекту про повне завершення будівельних робіт, щоправда остаточно храм був переданий у розпорядження духовного відомства лише 26 вересня 1874 року.
Зрештою, нова храмова споруда у селі була взірцем псевдовізантійського стилю, хрестоподібною в плані, п`ятибанною, з вивищеною центральною банею, чотирма невеликими кутовими банями і триярусною дзвіницею з шатроподібним завершенням над притвором. Дах - скатний, шатроподібний з жерсті на дерев’яному каркасі із невеликим нахилом. Цегляні стіни зназовні було викладено під розшивку, а їх внутрішню поверхню - потиньковано. Пілястри та колони завершувалися майстерно виконаними капітелями, які збереглись і досьогодні.
Згадуваний дослідник Київщини Лаврін Похилевич у своїй наступній роботі “Київський та Радомишльський повіти“ згадував, що ошатна кам’яна церква у Братській Борщагівці є “найбільшою окрасою“ цього села, а Микола Петров, описував, зокрема, свої враження від неї так – “церква у Братській Борщагівці – кам’яна, висока та світла. Вона гарно вирізняється своїм виглядом з-поміж сусідніх сільських дерев’яних церков“.
В зв’язку зі спорудженням нового храму, будівлю народного училища довелося перенести на нове місце навпроти церкви. В той самий час деревину зі старої борщагівської церкви, вочевидь задля покриття частини витрат на зведення нової святині, було продано до Білогородки, де 1873 року із неї було споруджено дзвіницю для місцевої парафії.
Новий панотець, Феодор Сікорський-молодший народився і виріс у Братській Борщагівці, оскільки був сином місцевого настоятеля. По закінченні курсу Київської Духовної Академії, у листопаді 1867 року він був рукоположений спочатку на диякона, а згодом – на священика до братськоборщагівської парафії. Наступного року його було затверджено ще на посаді законоучителя до сільського училища. У 1872 році він був нагороджений набедреником, а у квітні 1881 року – скуфією. У жовтні 1883 року управляючим Київським учбовим округом за взірцеве викладання Закону Божого йому було висловлено подяку; 1885 року його було затверджено на посаді доглядача церковно-парафіяльних шкіл 3 округу, а до кінця року – благочинним. Вже за рік, за власним бажанням, він полишив ці посади: спочатку доглядача, а за кілька місяців і благочинного. У липні 1886 року до нашої церкви згідно свого прохання на посаду псаломника було визначено Федота Левицького.
Загалом, впродовж двох десятиліть, які минули з часу зведення кам’яної церкви, на парафії не спостерігалося суттєвих змін, відтак, станом на кінець 80-х років ХІХ століття кількість прихожан на парафії поступово наближалася до двох тисяч (зокрема, 1887 року - 1862 осіб).