Первое упоминание о деревянной «Церкви Великого Чудотворца Николы, да в пределе Иван Предтечь, что за Москвою-рекою в Толмачах» обнаружено в Приходской книге Патриаршего приказа за 1625 год. В 1697 году возведен каменный храм, его автор — «гость» Лонгин Добрынин, прихожанин церкви Воскресения в Кадашах. Главный престол храма был освящен в честь Сошествия Святаго Духа, а Никольский перенесен в трапезную. В 1697-1770 годах церковь в деловых бумагах и книгах именовалась «Сошественскою», а затем стала опять прописываться «Николаевской». в 1770 году в трапезной сооружен Покровский придел на средства вдовы купца 1-й гильдии И.М. Демидова. В 1834 году перестроена трапезная по проекту архитектора Ф.М. Шестакова по прошению прихожан и «согласно с мыслию Митрополита Филарета», и возведена новая колокольня. В 1856 году обновлён четверик и перестроен главный алтарь. Средства на обновление храма были пожертвованы в том числе Александрой Даниловной Третьяковой с сыновьями. Храм закрыт в 1929 году. Богослужения возобновлены в 1993 году. 8 сентября 1996 года главный престол храма освящен Святейшим Патриархом Московским и Всея Руси Алексием II. В 1997 году завершена реконструкция (заново возведена стройная колокольня и восстановлено пятиглавие четверика. Воссозданы три иконостаса, пристенные киоты, полностью восстановлена настенная живопись). Относится к Москворецкому благочинию Московской городской епархии. Настоятель храма — протоиерей Николай Соколов. В богослужебное время храм открыт для верующих, а в остальное время является одним из залов Третьяковской галереи. Помимо Владимирской иконы, здесь находятся другие экспонаты из коллекции ГТГ. Иконы главного и боковых иконостасов: «Святитель Николай», «Сошествие Святого Духа на апостолов». Также здесь находятся заалтарные кресты, литургическая утварь.