В XVII веке на территории нынешних Хамовников находилась слобода, имевшая название «Хамовная». В ней жили ткачи, изготовлявшие «хам» — льняное полотно белого цвета. По ним и была названа слобода. В этой местности находилась деревянная церковь во имя святого Николая Чудотворца, которая впервые была упомянута в 1625 году. Спустя 30 лет церковь была уже каменной.
В 1682 году по указу царя Фёдора Алексеевича была возведена новая каменная церковь, к 1694 году были построены трапезная с приделами и колокольня — так храм святого Николая Чудотворца приобрёл ныне существующий внешний облик. В трапезной в 1694 году был освящён придел в честь митрополита Алексия. В 1757 году добавился придел Димитрия Ростовского, для пристройки которого трапезная была расширена с севера. Это связано с укреплением числа прихожан: в XVIII веке продолжался бурный рост Хамовной слободы.
Во время войны 1812 года храм сгорел изнутри и полностью был восстановлен только к 1849 году. В то же время появилась новая настенная роспись, а в 1872 году вместо Димитриевского был устроен придел иконы Божией Матери «Споручница грешных».
В Советское время церковь не закрывалась и сохранила свое убранство почти нетронутым. Сохранились и старинные колокола, в том числе колокол 1685 года.
Архитектура храма
Церковь вытянута по горизонтали и начинается с запада колокольней, продолжается длинной трапезной, основным храмом, увенчанным пятиглавием, и тремя алтарными выступами. В фасадах храма есть черты «нарышкинского барокко», но главная ценность внешнего убранства церкви — многочисленные изразцы. Колокольня с 32 окошками-слухами является одной из самых высоких шатровых колоколен Москвы. Внешний вид самой церкви практически не менялся на протяжении нескольких столетий.