Золотые Ворота представляют собой крепостную башню с широким (до 7,5 м) проездом. Внутрь проезда выступают мощные пилоны на которые опирались арки свода. Высота сохранившихся стен достигает 9,5 метров. Ворота были каменными, в силу того, что этому сооружению придавалось особенное значение. Строили их в технике смешанной кладки, известной ещё со времен Древнего Рима: слои камней перемежались с выравнивающими рядами плинфы. Декоративные особенности кладки хорошо читаются на лицевой поверхности стен.
Венчала Ворота надвратная церковь Благовещенья, чтобы каждый путник, подъезжающий к Киеву, мог видеть, что это христианский град. Надвратная церковь в ходе реставрационных работ воссоздана как четырёхстолпный одноглавый храм с утопленными в толще стены апсидами, не выступающими из общего объёма фасада. В качестве архитектурного декора применены орнаменты из кирпича, характерные для искусства того периода. В ходе археологических исследований Золотых Ворот были обнаружены кубики смальты, фрагменты фресковой штукатурки, что свидетельствует о том, что древняя церковь была украшена фресковой росписью и мозаиками.
Ворота предназначались для церемониального въезда в столицу и располагались в южной части города. Это — главные ворота города, одни из трёх крупных городских ворот, сооружённых при Ярославе Мудром. Со стороны поля перед воротами проходил ров шириной 15 метров и глубиной 8 метров. Следы этого рва читаются сейчас в перепаде уровня Золотоворотского проезда.
Чтобы облагородить такой ценный исторический памятник, как Золотые ворота, возле них в 19 веке был разбит сквер: насажены деревья, установлены скамейки. В 1899 году здесь состоялось грандиозное событие — был установлен чугунный фонтан, форма которого напоминала вазу для фруктов. Это был один из шести фонтанов, которые планировалось установить по всему городу. В течение нескольких лет, вплоть до 1902 года в Киеве работала Садовая комиссия, которая уберегла от застройки несколько парков, садов и скверов. Среди прочих был и Золотоворотский сквер.