В XVII веке на территории Замоскворечья находилась государева Овчинная слобода, жители которой занимались обработкой овчины и поставляли шерсть для дворцовых нужд. В 1632 и 1658 годах в слободе насчитывалось более 100 дворов. В 1551 году на этом месте уже существовала деревянная церковь, упоминаемая в связи с Овчинной слободой. Согласно некоторым источникам, первое упоминание о храме датируется 1365 годом, однако точность этой информации требует дополнительной проверки.
Каменный храм был возведен в первой половине XVII века на средства купца Симеона Потапова. Главный престол был освящен в честь Покрова Пресвятой Богородицы. Первоначально здание представляло собой небольшой четверик с трехчастной апсидой, завершенный тремя главами, установленными над пирамидой кокошников. В 1665 году с южной стороны был пристроен придел во имя Архангела Михаила, а трапезная расширена.
Около 1700 года храм претерпел значительные изменения: была построена двухъярусная колокольня типа "восьмерик на четверике", трапезная вновь расширена, а на окнах апсиды появились наличники в стиле московского барокко. В конце XVIII века крыша храма была заменена на четырехскатную, в результате чего были утрачены кокошники и боковые главы. В 1765–1770 годах в трапезной был устроен придел священномученика Харлампия. В 1820–1830 годах фасад храма получил ампирное оформление.
В начале 1930-х годов храм был закрыт, и здание использовалось для различных хозяйственных нужд. В 1955–1961 годах рядом было построено административное здание, в результате чего церковь оказалась во дворе этого комплекса. В 1950–1970-х годах в храме проводились реставрационные работы. В 1997 году храм был возвращен Русской Православной Церкви, и в 1998 году возобновились богослужения. 25 ноября 2006 года Патриарх Московский и всея Руси Алексий II совершил чин великого освящения храма.
В настоящее время храм является действующим, в нем регулярно проводятся богослужения. Среди святынь храма — копии икон «Собор Всех Святых» и Владимирской иконы Божией Матери, оригиналы которых хранятся в Третьяковской галерее.
