Название храма связано с историческим топонимом «Голутвино». Существует несколько версий происхождения этого названия:
по существовавшему здесь в 1472 году подворью Коломенско-Голутвинского монастыря;
по Рождественско-Голутвинскому монастырю, располагавшемуся на этом месте;
от «голутьвы» — просеки и «голяди» — племени, обитавшего на территории нынешней Московской области.
Первые упоминания о храме относятся к 1472 году, когда на этом месте существовал монастырь Рождества Богородицы на Голутвине в Колычёвой слободе. В 1625 году здесь уже известен приходской деревянный храм. В 1686 году, после пожара, была построена новая каменная церковь с приделом святителя Николая Чудотворца.
В 1769 году была возведена каменная ограда и отдельно стоящая трёхъярусная колокольня. В 1823 году к трапезной был пристроен северный придел в стиле ампир по проекту архитектора Ф.М. Шестакова. В этом же году перед входом западного фасада трапезной был сооружён небольшой притвор.
В 1923 году храм был закрыт. В 1930-е годы была разрушена колокольня. В 1960–70-е годы были разобраны ограда с воротами и дом причта. В эти годы в храме размещалась кафедра геофизики МГРИ, а затем помещение храма было передано Третьяковской галерее.
Богослужения в храме возобновились только в 1992 году. В 1993–1995 годы храм был отреставрирован за счёт городского бюджета. В настоящее время восстановлена разрушенная надвратная колокольня и Никольский придел.
Указом Святейшего Патриарха Кирилла от 7 февраля 2011 года на базе храма было учреждено Китайское Патриаршее Подворье. Это решение было принято для обеспечения духовных нужд православных китайцев, проживающих в Москве, а также для укрепления связей между Русской и Китайской православными церквями.
Архитектурный облик храма сочетает в себе черты московского барокко и ампира. Первоначальное здание представляло собой одноглавый четверик с трапезной и колокольней. В ходе перестроек и расширений храм приобрёл более сложную композицию с дополнительными приделами и декоративными элементами, характерными для стиля ампир. Регулярно проводятся богослужения, в том числе на китайском языке, что подчёркивает особую роль храма как Китайского Патриаршего Подворья.
