Указ об учреждении греко-российской церкви при римской миссии был подписан императором Александром I 6 (18) октября 1803 года. Первоначально предполагалось освятить храм во имя апостолов Петра и Павла, однако из-за политической обстановки его открытие задержалось. Первые богослужения начались лишь в 1823 году в домовой церкви на виа дель Корсо, 518, освященной во имя святителя Николая Чудотворца. Проект храма разработал архитектор К.А. Тон.
С 1828 по 1932 год церковь неоднократно меняла местоположение: палаццо Одескальки (1828-1836), палаццо Дориа-Памфили (1836-1845), палаццо Джустиниани (1845-1901) и палаццо Менотти (1901-1932). В 1836 году храм был официально переведен из Флоренции в Рим вместе с настоятелем иеромонахом Герасимом, что считается началом постоянной деятельности прихода. С 1844 года настоятелями назначались исключительно архимандриты.
В 1866-1870 годах богослужения не совершались из-за разрыва дипломатических отношений с Папским государством. В 1921 году при храме образован самостоятельный приход, получивший 14 ноября 1929 года статус юридического лица. В 1932 году церковь переехала в нынешнее здание - палаццо Чернышевой на виа Палестро, завещанное приходу еще в 1897 году.
В XX веке храм последовательно находился в юрисдикции: Московского Патриархата (до 1927), Русской Православной Церкви Заграницей (1927-1985), Константинопольского Патриархата (1985-2000). В 2000 году приход вернулся в Московский Патриархат. 26 февраля 2019 года Священный Синод упразднил ставропигиальный статус храма, включив его в состав приходов Московского Патриархата в Италии.
Иконостас храма, созданный в 1830-х годах по проекту К.А. Тона, содержит иконы работы К.П. Брюллова, Ф.А. Бруни и других известных художников. Среди святынь - Иверская икона Божией Матери, написанная на Афоне в 1901 году, и частица мощей святителя Нифонта.