Первая церковь на месте современной появилась во времена Ивана Грозного. Тогда там стояла деревянная церковь Николая Угодника, которая носила название Николы Божедомского, так как при ней был «убогий дом», куда свозили для погребения людей, умерших несчастной смертью. Церковь, которая упоминается в 1619 году как деревянная, впоследствии несколько раз горела и восстанавливалась средствами прихожан, а с 1657 года она упоминается уже как каменная. Затем, когда на Рождественке была образована Звонарская слобода, в которой селились звонари Колокольни «Иван Великий» и сторожа кремлёвских церквей, церковь получила название «Никола в Звонарях», которое было закреплено за ним в 1677 году. В 1760 году на деньги графа Ивана Илларионовича Воронцова, имевшего неподалёку обширную усадьбу, было начато строительство новой, каменной церкви. Автором проекта выступил известный барочный архитектор Карл Бланк. Строительство храма длилось до 1781 года. Церковь, выстроенная в стиле барокко с небольшим влиянием классицизма, представляет собой высокий восьмерик на вытянутом с севера на юг четверике, с куполом и небольшой традиционной луковичной главкой. Оформлена резным белокаменным декором, восьмерик украшен капителями на угловых пилястрах, а также крупными наличниками. В этом виде храм сохранился до наших дней, подвергшись небольшим изменениям — после Отечественной войны 1812 года были переделаны два крыльца и каменная ограда, пристроена новая двухпрестольная трапезная и колокольня в классицистическом стиле, а в 1900 году была проведена реставрация. В 1930-е годы храм был закрыт и переоборудован под склад; потом там находилась кафедра рисунка располагающегося неподалёку Московского архитектурного института.