Через четыре года преподобного Феодосия отыскала мать. Она пришла в Киев и стала уговаривать сына вернуться домой, обещая не запрещать ему жить, как он хочет. Преподобный Феодосий, напротив, стал просить ее остаться в Киеве и принять монашеский постриг в одном из женских монастырей. По его усердным молитвам Господь смягчил сердце матери, и она постриглась в Киевском Никольском монастыре, где и скончалась в мире по прошествии многих лет. В 1054 году преподобный Феодосий был рукоположен в сан иеромонаха. Он ежедневно совершал Божественную литургию и был для братии примером кротости, благоговейного служения Богу и трудолюбия. Нередко преподобный Феодосий выполнял работы за других иноков. В храм он приходил первым и уходил последним, молился с большим вниманием. Иногда в жаркую погоду он выходил из пещеры и, обнажив тело до пояса, занимался рукоделием и пел псалмы, несмотря на укусы комаров и оводов.
В 1057 году, после отшествия в другой монастырь игумена обители преподобного Варлаама († 1065; память 19 ноября), преподобный Антоний по просьбе братии поставил игуменом преподобного Феодосия. Став игуменом, святой Феодосии оставался образцом кротости и смирения. Он первым начинал всякое дело и старался всем быть слугой. Со времени его игуменства число братии увеличилось от 12 до 100 человек, так что в пещерных келлиях не все могли поместиться. По благословению преподобного Антония, святой игумен испросил у князя Изяслава близлежащую гору и в скором времени там был поставлен большой деревянный храм в честь Успения Пресвятой Богородицы и сооружены келлии. Братия переселились на новое место. Так возник знаменитый Киево-Печерский монастырь, оплот монашества и Православия на Русской земле.
В Печерской обители впервые на Руси был введен Устав Студийского монастыря. Преподобный Феодосий специально посылал инока в Константинополь, в Студийский монастырь, чтобы переписать текст Устава обители и изучить образ жизни ее иноков.
Заботясь о духовном возрастании вверенной ему паствы, святой игумен ночами обходил келлии братии и, если находил собравшихся для праздных бесед иноков, стуком в дверь возвещал о своем присутствии. Утром же не обличал их, но косвенным образом старался наставить и возбудить в них покаяние. Если же кто не каялся, на того преподобный налагал епитимию. Таким образом преподобный учил братию молиться и не быть праздными.
Святой Феодосий строго пресекал самовольство иноков, всё в монастыре делалось по благословению старших. Святой игумен запрещал монахам иметь лишнюю одежду, обходил келлии и всё лишнее, не положенное по уставу, распоряжался убрать, воспитывая у братии нестяжательность.
Преподобный Феодосий был очень милосерд. Если случалось, что ослабевший духом инок уходил из монастыря, он со слезами молился о нем Богу, пока тот не возвращался. Для нищих и больных преподобный построил близ монастыря дом с храмом во имя первомученика архидиакона Стефана. Всё необходимое для них отпускалось из монастыря. На это употреблялась десятая часть монастырских доходов. Кроме того, преподобный каждую субботу посылал воз хлеба заключенным в темницах. По молитвам святого братия никогда не испытывали в чем-либо нужды. Монастырские запасы часто пополнялись чудесным образом.
Слава о богоугодном житии преподобного Феодосия распространилась по всей Руси. Многие стали приходить к нему за наставлениями. Особенно почитал святого Киевский князь Изяслав, сын Ярослава Мудрого. Видя такую честь, преподобный старался еще более смирять себя трудом. Святой игумен сам работал в пекарне, носил воду, рубил дрова. Одежда преподобного была бедной, под ней он носил грубую власяницу.
Известен такой случай из жизни смиренного подвижника. Однажды, возвращаясь от князя Изяслава, святой ехал на колеснице. Возница, видя его убогое одеяние, подумал, что это простой монах, и велел ему сесть вместо себя и управлять колесницей. Когда же он узнал, кто был ехавший с ним монах, то очень испугался наказания. Но святой Феодосии накормил его в монастырской трапезной и отпустил с миром.
Ежегодно на время Великого поста преподобный Феодосий переселялся в пещеру (где позднее был погребен) и там находился в безмолвии до Недели ваий. В пещере преподобного искушали злые духи, иногда они даже наносили ему раны, по несколько дней не давали заснуть. С помощью благодати Божией преподобный победил бесов, и они стали бояться даже приблизиться к нему. Преподобный Феодосий тайно от братии ходил к жившим в Киеве евреям и мужественно проповедовал среди них Евангелие Христово.
Со временем число братии обители так возросло, что в Печерском монастыре стало тесно. По молитве преподобного Феодосия Господь открыл место построения нового храма на соседнем с монастырем холме. Новый каменный храм был заложен в 1073 году, еще при жизни преподобного Феодосия, а закончено строительство храма и монастыря преемниками святого: игуменом Стефаном 1074–1078), Никоном (1078–1088) и Иоанном (избран в игумены в 1088 или 1089 году).
