Храм Спаса Нерукотворного Образа на Конюшенной площади был основан в 1736 году по повелению императрицы Анны Иоанновны для служащих придворного Конюшенного ведомства. Первоначально церковь была деревянной и располагалась в здании Конюшенного двора, построенного архитектором Н. Гербелем. Освящение храма состоялось в 1737 году. В церковь были перенесены святыни из Константинополя: Образ Спаса Нерукотворного, Плащаница и икона Знамение Божией Матери.
В 1746 году по указу императрицы Елизаветы Петровны деревянный храм был перестроен в камне. Освящение обновленного храма произошло в 1747 году. В начале XIX века церковь была реконструирована архитектором В. П. Стасовым в стиле ампир. Работы велись с 1816 по 1823 год. Фасад украсили барельефы «Вход Господень в Иерусалим» и «Несение Креста» работы скульптора В. И. Демут-Малиновского. В интерьере храма были размещены живописные работы художников С. А. Безсонова и Ф. П. Брюлло, лепные украшения выполнил Н. П. Заколупин, резной иконостас создал скульптор П. Крейтан.
В 1826 году на первом этаже храма была установлена «печальная колесница», на которой доставили тело императора Александра I из Таганрога. Впоследствии колесница была перенесена в Конюшенный музей. 1 февраля 1837 года в храме состоялось отпевание А. С. Пушкина. 2 марта 1857 года здесь прошла первая в России панихида по скончавшемуся в Берлине композитору М. И. Глинке.
В 1849 году храм перешел из придворного ведомства в приходское. В 1862–1863 годах были обновлены росписи стен, выполненные М. Н. Трощинским. В 1878 году на первом этаже, где ранее находилась «печальная колесница», была устроена часовня с иконостасом из четырех образов.
После революции 1917 года храм был закрыт. В 1923 году в здании разместился клуб конной милиции, позднее — отделение института «Гидропроект». В 1990 году храм был возвращен Русской православной церкви. Первое богослужение после восстановления состоялось 12 июля 1991 года. В 1990-е годы проведена реставрация храма, восстановлен исторический интерьер.
