Оставив свою невесту и отчий дом, отправился Варлаам к пещерам преподобного Антония. Сложив дорогую одежду и оставив коней со слугами у входа, переоделся в монашеские одеяния и принял постриг от преподобного Никона.
Отец его, боярин Иоанн, узнав о том, что сотворил его сын разгневался и силой забрал Варлаама из пещер. Но угодник Христов ушел к себе в комнату и молился, не выходя из нее, и не принимая пищу четыре дня, пока отец не отпустил его обратно. Жившие в пещерах иноки приняли с радостью своего брата. Так он проводил свои дни в молитвах и послушании. Каждый день приходили все новые иноки в святую обитель. Преподобный Антоний изъявил переселиться в другую пещеру, оставив преподобного Варлаама игуменом.
Понимая, что места для всей братии уже не хватает, решено было построить над пещерой деревянную церквушку в честь Успения Пресвятой Богородицы. Пресвятой Антоний всячески поддержал эту идеи и дал свое благословение. А уже в 1062году при поддержки князя Изяслава Ярославича был сооружен каменный храм во имя великомученика Димитрия. В настоятели нового храма и был определен Богоучтивый Варлаам.
По прошествии некоторого времени преподобный Варлаам решил отправился в святые земли Иерусалима. Совершив паломничество вернулся преподобный в свой монастырь, а после решил отправился в Царьград. Посетив все монастыри и, приобретя самое необходимое для своей обители, отправился назад. Но по пути очень сильно заболел и дойдя до города Владимира почил в Владимирском Святогорском монастыре. Нетленные мощи его перенесли и поместили в ближних пещерах Печерской обители где они и находятся по сей день.
