Каменный храм был возведён в 1722 году по заказу, господаря Молдавии (1710—1711 годы) князя Д. К. Кантемира. В 1759—1765 годах по воле Матвея Дмитриевича Кантемира храм был полностью перестроен (архитектор неизвестен). Был построен северный придел во имя великомученика Димитрия Солунского, созданный в память отца. Вскоре храм стал княжеской усыпальницей — в 1771 году в нём погребли князя М. Д. Кантемира, а позднее и его супругу А. Я. Кантемир. В 1775 году для возведения Царицынского дворца Екатерина II выкупила у Кантемиров их имение. Архитектор Василий Баженов при составлении проекта дворцового комплекса сохранил церковь в ансамбле возводимых построек.