Первое упоминание о храме на этом месте относится к середине XV века, когда здесь была возведена деревянная церковь. В 1657 году на её месте был построен каменный храм святителя Николая Чудотворца, известный как «у Решетки». В 1701 году, после пожара, храм был перестроен, и с южной стороны был возведён придел в честь Казанской иконы Божией Матери. В 1748 году была построена колокольня. С 1771 года в документах церковь именуется «Никола в Клённиках».
Архитектурный облик храма представляет собой пример московского зодчества XVII века. Основной объём храма — четверик с одной главой, украшенный кокошниками. Колокольня трёхъярусная, с шатровым завершением и двумя шатровыми висячими гирьками, выполнена в стиле, характерном для русской архитектуры того времени.
В конце XIX — начале XX века храм стал известен благодаря служению в нём праведного Алексия Мечёва, который был настоятелем с 1893 по 1923 годы, и его сына, священномученика Сергия Мечёва, служившего с 1923 по 1929 годы. Они привлекали множество верующих своим пастырским служением и духовным наставничеством.
В 1931 году храм был закрыт советскими властями. Здание использовалось как склад, а позднее в нём разместились кабинеты ЦК ВЛКСМ. Колокольня и главы храма были разрушены.
В декабре 1989 года началось возрождение храма. 18 июля 1990 года он был возвращён Русской Православной Церкви. Первым настоятелем после открытия храма стал иерей Александр Куликов. 17 декабря того же года состоялось освящение храма. Были восстановлены главы, кресты и внутреннее убранство. С тех пор в храме проходят регулярные богослужения.
