Первое упоминание о деревянной церкви на этом месте относится к 1625 году. К 1657 году храм уже был каменным, а в 1677 году упоминается под полным названием «Николая Чудотворца у митрополичьих конюшен». Современное здание храма заложено 21 мая 1679 года при царе Фёдоре Алексеевиче и освящено 25 июня 1682 года. Позднее к основному объёму были пристроены трапезная с южным приделом во имя святителя Алексия, митрополита Московского, и колокольня; антиминс для придельного престола выдан 17 декабря 1694 года. В 1757 году в трапезной устроен северный придел во имя святителя Димитрия Ростовского, переосвящённый в 1872 году в честь иконы Божией Матери «Споручница грешных».
Архитектурно храм представляет собой пятиглавый посадский храм второй половины XVII века с традиционным завершением глухого сомкнутого свода ярусами кокошников. Фасады украшены наборными наличниками и изразцами в кокошниках. Колокольня храма — одна из самых высоких шатровых колоколен Москвы, богато декорирована и является примером архитектуры русского узорочья.
В 1812 году, во время Отечественной войны, храм подвергся разорению, однако вскоре был восстановлен. В 1845 году в храме появилась настенная роспись, а в 1849 году митрополит Московский Филарет освятил обновлённый храм. В начале XIX века возведены ограда и ворота.
В советский период храм не закрывался и продолжал функционировать. Реставрационные работы проводились в 1896, 1949 и 1972 годах. В 1959 году, при прокладке Комсомольского проспекта, церковная ограда была перенесена ближе к храму. В 1992 году на колокольню поднят колокол весом 108 пудов (около 1728 кг).
