Строительство храма началось в 1680 году по инициативе владельца села Перово князя Петра Алексеевича Голицына, который получил разрешение на возведение каменной церкви.Завершение строительства датируется 1705 годом.Предполагается, что архитектором проекта был Никодим Тессин-младший, ученик итальянского архитектора Джованни Лоренцо Бернини.
Архитектурный стиль храма относится к так называемому «голицынскому барокко», характеризующемуся изысканными формами и декоративными элементами. Здание представляет собой центрическое восьмилепестковое сооружение, нижний ярус которого украшен пышной белокаменной резьбой и фигурными фронтонами. Купол храма опирается на изящные волюты, ориентированные по сторонам света.
В 1730 году к основному объему храма был пристроен теплый придел во имя святителя Николая Чудотворца. Впоследствии, в 1905–1907 годах, на его месте был возведен большой храм во имя святителя Алексия, митрополита Московского, с приделами святителя Николая Чудотворца и преподобного Серафима Саровского, а также с колокольней, стилизованной под барокко. Верхняя часть нового храма напоминала архитектуру Смольного монастыря в Санкт-Петербурге.
После 1932 года храм был закрыт, и в его помещениях размещались мыловаренный и химический цеха. В 1958 году часть храма была разрушена. В ходе реставрационных работ все поздние строения были снесены, и остался лишь первоначальный храм 1705 года.
В 2000 году храм был освящен малым чином на Пасху. С этого времени началось возрождение церковной жизни в храме. В настоящее время храм активно функционирует, проводятся регулярные богослужения, действуют воскресная школа и социальные программы. Храм является центром духовной жизни района Перово и входит в состав Рождественского благочиния.
