Первые упоминания о деревянной церкви на этом месте относятся к началу XVII века. В то время район за рекой Яузой, известный как Заяузье, активно заселялся ремесленниками, в частности гончарами, которые и дали название местности. В 1654 году местные гончары построили новый каменный однопрестольный храм во имя Успения Пресвятой Богородицы, заменивший прежнюю деревянную церковь.
В 1702 году к храму была пристроена трапезная с приделом во имя святителя Тихона Амафунтского. Между 1764 и 1774 годами была возведена трёхъярусная колокольня в стиле послепетровского барокко, которая придала храму завершённый архитектурный облик. В эти же годы здание приобрело окраску, сохранившуюся до настоящего времени.
В оформлении храма принимал участие известный мастер изразцового дела Степан Полубес. В конце XVII века он проживал в Гончарной слободе, где находилась его мастерская. Полихромные изразцы его работы украшают придел и трапезную храма. На северном фасаде они образуют широкий фриз, а южная сторона украшена отдельными вставками. Особенно примечательна глава придела святителя Тихона Амафунтского, на которой размещено панно с изображением четырёх евангелистов — излюбленный сюжет мастера.
В 1812 году, во время Отечественной войны, храм был разграблен французскими войсками, а дворы прихода сожжены. К 1836 году здание было восстановлено и частично перестроено. На северном фасаде появилось полуциркульное окно, были обновлены главы и кресты, к колокольне пристроен южный портал. Внутреннее пространство храма было объединено, что придало ему новый объём. Ограда, окружающая храм, была возведена в начале XIX века и сохранилась до наших дней.
В советский период храм продолжал функционировать и не был закрыт, что являлось редкостью для того времени. В 1948 году, по благословению Святейшего Патриарха Алексия I, храм был передан Болгарской православной церкви и стал её подворьем в Москве.
Главной святыней храма является чудотворная икона Божией Матери «Троеручица». Согласно преданию, в 1661 году список этой иконы был прислан с Афона в дар Патриарху Никону и поставлен в Воскресенском Ново-Иерусалимском монастыре. В 1716 году с этого списка был сделан другой, который с тех пор пребывает в Успенском храме в Гончарах. Считается, что благодаря заступничеству этой святыни храм не закрывался даже в самые трудные периоды российской истории и сохранил все свои колокола.
