Первые упоминания о церкви на этом месте датируются 1625 годом, когда в документах отмечена деревянная церковь преподобного Сергия. Название «в Крапивниках» связано с местностью, ранее известной как «Крапивки» или «Крапивники», что, вероятно, указывает на обилие крапивы в этих местах. В 1677 году деревянный храм сгорел во время пожара, и уже в 1678–1679 годах на его месте была возведена каменная церковь. Эта постройка сохранилась до наших дней и представляет собой основной объём нынешнего храма.
В начале XVIII века, в 1701–1702 годах, к основному объёму храма были пристроены трапезная и южный придел во имя Усекновения Главы Иоанна Предтечи. В 1749–1750 годах храм претерпел значительные изменения: был надстроен второй ярус над основным четвериком, возведена новая колокольня и построен северный придел во имя святителя Николая Чудотворца. Эти работы придали храму барочные черты, характерные для того времени.
В 1883 году, по указу императора Александра III, храм и прилегающая к нему территория были переданы Константинопольскому патриархату для устройства подворья. Под руководством архитектора Сергея Родионова в 1887–1892 годах были возведены здания подворья, выполненные в стиле, сочетающем византийские и русские архитектурные традиции. Фасады зданий украшены декоративными элементами, отражающими влияние восточного зодчества.
В советский период храм разделил судьбу многих религиозных сооружений страны. В 1920 году из него были изъяты ценности, а в 1938 году храм был закрыт, и деятельность подворья прекращена. Здание использовалось под различные хозяйственные нужды, что привело к утрате многих архитектурных элементов, включая верхние ярусы колокольни.
Возрождение храма началось в 1991 году, когда были возобновлены богослужения. В августе того же года в храм был передан Кийский крест — уникальная святыня, содержащая частицы мощей более 300 святых. Этот крест был изготовлен по заказу патриарха Никона в XVII веке и является точной копией Креста Господня.
В последующие годы проводились реставрационные работы, направленные на восстановление исторического облика храма. В 2001 году была восстановлена колокольня, а в 2010 году освящён алтарь и начаты богослужения в приделе Всех Святых, в земле Российской просиявших. В 2013 году завершена роспись алтаря в приделе преподобного Серафима Саровского, выполненная художницей Ириной Зарон.
В настоящее время храм преподобного Сергия Радонежского в Крапивниках является действующим и входит в состав Иверского благочиния Московской епархии Русской Православной Церкви. При храме активно ведётся образовательная и просветительская деятельность, включая работу Лицея духовной культуры во имя преподобного Серафима Саровского, открытого в 1993 году.
