Первоначально на месте современного храма находилась деревянная церковь святителя Николая Чудотворца, известная с 1632 года. Однако, по некоторым данным, её строительство датируется 1506 годом. В 1682 году, по благословению патриарха Иоакима, начался сбор средств на возведение нового каменного храма. Строительство затянулось, и только в 1697 году работы были завершены.
Архитектурный проект храма был разработан московским зодчим Осипом Старцевым. Строение выполнено в стиле московского барокко и представляет собой двухэтажное сооружение. На нижнем этаже находится тёплый храм с престолом во имя святителя Николая Чудотворца, а верхний этаж посвящён апостолам Петру и Павлу. В трапезной размещены приделы в честь Введения во храм Пресвятой Богородицы и Усекновения главы Иоанна Предтечи. Колокольня, расположенная с западной стороны, завершена шатром.
В 1753 году храм пострадал от пожара, в результате которого выгорела верхняя церковь. Восстановительные работы продолжались до 1758 года. В 1812 году, во время Отечественной войны, храм вновь пострадал от пожара, и его восстановление потребовало два года. В 1843 году, на средства прихожан, внутренние стены храма были расписаны золотым фоном с греческим писанием.
В конце XIX века, с 1878 по 1880 годы, по проекту архитектора А.П. Попова и на средства купцов Кудряшевых, был построен северный придел во имя святой равноапостольной княгини Ольги. В 1900-х годах проводилась реставрация храма под руководством архитектора З.И. Иванова.
В советский период храм пережил значительные испытания. В 1929 году он был закрыт, а в 1944 году начался процесс его разрушения для строительства станции метро «Таганская». Однако благодаря вмешательству общественности, работы были приостановлены, и храм был сохранён.
