В 1642 году на этом месте была возведена деревянная церковь, построенная стрельцами, поселившимися в данной местности, получившей название «Пески» из-за характера почвы. Стрельцы, как военное сословие, часто основывали собственные слободы с храмами, служившими духовными центрами их общин.
В 1711 году на месте деревянного храма был построен каменный пятиглавый бесстолпный храм с тремя апсидами и большой шатровой колокольней, сохранившийся до наших дней. Архитектура церкви характерна для московских храмов конца XVII века, с элементами декора, такими как перспективные порталы, оконные наличники и килевидные кокошники.
В 1763 году, на средства титулярного советника Михаила Иванова, в юго-западной части трапезной был сооружён придел, освящённый в честь Архангела Михаила. Этот придел не сохранился до наших дней.
Во время Отечественной войны 1812 года храм пострадал от пожара: кровля частично обгорела, а внутреннее убранство было разграблено. Однако уже к 1814 году церковь была восстановлена и вновь открыта для богослужений.
В 1849 году вокруг храма была сооружена ограда, которая не сохранилась до нашего времени. В 1891 году церковные ворота, выполненные в стиле псевдоготики, были соединены с колокольней притвором, став главным порталом церкви.
В 1878 году художник Василий Поленов запечатлел храм на своей картине «Московский дворик».
В начале XX века на колокольне храма звонил известный звонарь-виртуоз Константин Сараджев, что подчёркивает культурное значение церкви в музыкальной жизни Москвы.
После революции 1917 года храм продолжал функционировать некоторое время, однако в 1932 году был закрыт. В последующие годы здание использовалось различными учреждениями, что привело к значительным изменениям внутреннего пространства: были устроены дополнительные этажи и перегородки, повлёкшие утрату части внутреннего убранства и росписей.
В 1960-х годах, несмотря на использование здания в несвойственных ему целях, храм был признан памятником архитектуры. В этот период была проведена реставрация, направленная на сохранение внешнего облика здания. С 1956 года в помещении церкви размещалось объединение кукольных фильмов студии «Союзмультфильм», что способствовало сохранению здания от полного разрушения.
В 1991 году, согласно распоряжению Правительства Москвы, храм был возвращён Русской Православной Церкви. К 1993 году арендаторы полностью покинули здание, и в нём возобновились богослужения. В последующие годы были проведены реставрационные работы, направленные на восстановление первоначального облика храма. Музыкальный театр Станиславского и Немировича-Данченко передал церкви десять колоколов из разрушенного в 1930-х годах Страстного монастыря, что способствовало восстановлению колокольного звона.
24 декабря 2006 года Патриарх Московский и всея Руси Алексий II совершил чин великого освящения обновлённого храма и возглавил Божественную литургию, что ознаменовало завершение восстановительных работ и полное возрождение духовной жизни прихода.
