Первое упоминание о храме на этом месте относится к 1619 году, когда в селе Фили была построена деревянная церковь в честь Покрова Пресвятой Богородицы. Согласно преданию, храм был возведен в благодарность за избавление Москвы от польско-литовской интервенции в 1618 году. Впоследствии село Фили стало вотчиной бояр Нарышкиных.
В 1690–1693 годах по инициативе Льва Кирилловича Нарышкина, дяди царя Петра I, на месте старой деревянной церкви был возведен каменный храм. Точное имя архитектора неизвестно, однако исследователи предполагают, что строительство могло быть организовано зодчим Яковом Бухвостовым.
Архитектура храма представляет собой пятиглавый храм с четырьмя угловыми башнями, увенчанными главками. Фасады украшены белокаменной резьбой и декоративными элементами, характерными для нарышкинского барокко. Внутреннее убранство включает в себя уникальный пятиярусный иконостас, выполненный в стиле барокко, с иконами, приписываемыми мастерам Оружейной палаты.
В XVIII–XIX веках храм неоднократно подвергался реставрациям и обновлениям. В 1812 году, во время Отечественной войны, церковь была разграблена французскими войсками, но вскоре восстановлена. В советский период храм был закрыт в 1929 году и использовался под различные нужды, включая размещение музея. В 1941 году, во время Великой Отечественной войны, здание пострадало от бомбардировок, но основные конструкции уцелели.
В 1971 году началась масштабная реставрация храма под руководством архитектора Алексея Ивановича Комеча. Работы продолжались до 1980 года и включали восстановление фасадов, интерьеров и иконостаса. В 1990 году храм был передан Русской Православной Церкви, и в 1992 году в нем возобновились богослужения.
