Согласно историческим источникам, первая деревянная церковь на этом месте была возведена в конце XVI века. Предание гласит, что храм был построен за один день, что получило название «обыденный», от слова «обыдень» — «однодневный». Это строительство, вероятно, было связано с обетом, данным во время засухи, когда верующие молились о даровании дождя. Первое документальное упоминание о храме содержится в «Сказании» Авраамия Палицына, описывающем события 1584—1618 годов. В этом источнике упоминается, что 24 августа 1612 года, в день решающего сражения с польскими интервентами, князь Дмитрий Пожарский совершил молебен на месте обыденного храма во имя святого пророка Илии.
В 1702 году на месте деревянной церкви началось строительство каменного храма. Инициатором строительства выступил думный дьяк Гавриил Фёдорович Деревнин, сын дьяка Фёдора Петровича Деревнина. Строительство велось с благословения экзарха Стефана (Яворского). Согласно подрядной записи от 16 апреля 1702 года, заказчиками строительства выступили Г. Ф. Деревнин и Артемий Богданович Возницын, дьяк Посольского приказа.
Архитектурно храм представляет собой образец стиля «восьмерик на четверике», характерного для петровского барокко. Основной объём храма — четверик с апсидой, увенчанный восьмериком с куполом. Внутреннее убранство храма включает семиярусный иконостас, каркас которого сохранился с момента строительства. В иконостасе главного алтаря находятся образы Спаса Нерукотворного (1675) и Казанской иконы Божией Матери, предположительно написанные царским изографом Симоном Ушаковым.
В 1837 году вокруг храма была возведена каменная ограда с решёткой. В 1867 году церковным старостой стал купец первой гильдии Владимир Дмитриевич Коншин. На средства Коншина и братьев Третьяковых была проведена реконструкция храма и возведена новая колокольня. Проект реконструкции разработал архитектор Александр Степанович Каминский, зять П. М. Третьякова. В ходе работ была удлинена трапезная с западной стороны, а на одной оси с храмом построена четырёхъярусная пирамидальная колокольня.
В советский период храм продолжал функционировать, не прекращая богослужений. В 1930-х годах настоятелем храма был протоиерей Александр Васильевич Толгский, а с 1962 по 1985 годы — протоиерей Николай Павлович Тихомиров. В этот период храм оставался одним из немногих действующих в Москве, что способствовало сохранению его исторического и архитектурного облика.
