Храм святителя Мартина Исповедника, Папы Римского, основан в 1502 году в связи с благословением на великое княжение Василия III, данное в день памяти святого Мартина 14 (27) апреля. Первоначально храм был деревянным и располагался в Алексеевской слободе, где селились ремесленники и торговцы. В народе церковь именовали «в Хлебниках» из-за обилия булочников и хлеботорговцев в округе.
В 1791 году московский купец Василий Яковлевич Жигарев заказал архитектору Родиону Казакову строительство нового каменного храма на месте обветшавшего. Строительство завершилось в 1798 году. Архитектурный облик здания выполнен в стиле зрелого классицизма с элементами ротонды, купола и колонных портиков. Некоторые исследователи отмечают отдалённое сходство с лондонским собором Святого Павла, однако композиция остаётся самостоятельной работой Казакова.
В 1800–1801 годах интерьер храма был расписан итальянскими мастерами, предположительно из семьи Скотти. Сохранились фрески с изображениями пророка Моисея, апостола Петра и других библейских персонажей. До 1904 года храм не отапливался, из-за чего богослужения совершались только в тёплое время года.
В 1922 году из храма изъяли церковные ценности, а в 1930-х его передали киностудии «Востоккино». В 1990 году здание возвращено Русской Православной Церкви, после чего началась реставрация. В храм вернули оригинальный иконостас, ранее хранившийся в Музее архитектуры. Среди святынь — мощи и рубашка святой Матроны Московской.
Улица, на которой расположен храм, в разное время носила названия Большая Алексеевская (по слободе) и Солженицына (с 2008 года). На колокольне сохранилась дореволюционная табличка с первоначальным названием.
