В 1872 году крупный промышленник и железнодорожный магнат Павел Григорьевич фон Дервиз основал в Сокольниках детскую больницу святого Владимира в память о своем первенце – Владимире Павловиче, умершем во младенчестве. Комплекс больницы, созданный по проекту профессора архитектуры Р.А. Гедике и включавший 8 корпусов со 180 кроватями, был открыт в 1876 году. По воле основателя 100 мест было зарезервировано для бесплатного лечения детей из неимущих семей.

Церковь построена в 1881—83 около Покровского моста (арх. А. П. Попов) на средства П. Г. Фон Дервиза (предполагалось устроить в ней усыпальницу его семьи) при детской больнице святого князя Владимира (открыта в 1876, арх. Р. А. Гедике), в стиле русских храмов.

В 1920-х годах церковь закрыта. Здание храма было передано детской клинической больнице № 2 им. И. В. Русакова, занявшей помещения бывшие больницы святого князя Владимира (ныне — вновь детская городская клиническая больница святого князя Владимира). Была перестроина под общежитие. В 1960-х внутри здания храма произошёл сильный пожар.

Освещена в 1994 году. Богослужения возобновлены в 1995 году. Сегодня имеет статус домовой церкви при больнице, которой возвращено историческое название.