История храма начинается в 1649 году, когда на этом месте была построена деревянная церковь, освящённая в честь святителя Николая Мирликийского. Название «на Щепах» происходит от расположенного поблизости Государева дровяного двора, где изготавливались срубы для дворцовых построек. Деревянный храм сгорел, и в 1686 году на его месте был возведён каменный храм, строительство которого осуществлялось на средства прихожан.
В 1773 году в трапезной храма был устроен придел во имя Симеона Богоприимца и Анны Пророчицы, который в 1884 году перенесли в специально построенную для него пристройку. Во время пожара Москвы 1812 года храм серьёзно пострадал, но впоследствии был восстановлен на народные средства. В 1813 году была сооружена трёхъярусная колокольня, сохранившаяся до настоящего времени. В том же году был добавлен придел во имя апостолов Петра и Павла. В 1882 году по проекту архитектора Н. И. Финисова был построен северный придел церкви.
В 1934 году храм был закрыт для богослужений, а в последующие годы подвергся значительным изменениям: были снесены купола и верхняя часть колокольни, ликвидировано церковное кладбище. Внутренние помещения были переоборудованы под производственные цеха, где в годы Великой Отечественной войны выпускались боеприпасы, а в послевоенное время размещался завод производственного объединения «Художественная гравюра».
В 1993 году здание было возвращено Русской Православной Церкви, и в 1994 году в храме возобновились богослужения. С 1999 по 2002 год проводилась масштабная реконструкция здания с восстановлением башен, куполов и колокольни. В 2008 году завершены работы по восстановлению иконостаса, и 22 апреля того же года состоялось малое освящение основного придела храма. В 2009 году завершились работы по росписи бокового придела в честь праведных Симеона Богоприимца и Анны Пророчицы, и 17 мая 2014 года состоялось его малое освящение.
В настоящее время храм имеет три престола, освящённых в честь святителя Николая Чудотворца (главный престол), Симеона Богоприимца и Анны Пророчицы, а также апостолов Петра и Павла. Среди святынь храма особо почитаются икона святителя Николая, архиепископа Мир Ликийского, Чудотворца; икона Живоначальной Троицы; Табынская икона Божией Матери.
