Первый деревянный храм в честь Боголюбской иконы Божией Матери был построен в Петровском монастыре в 1382 году по указу святого благоверного князя Димитрия Донского.
В начале XVI века на этом месте был построен деревянный храм в честь Покрова Пресвятой Богородицы.

Каменный Боголюбский собор был построен в 1684–1690-х годах решением царицы Натальи Кирилловны и юного царя Петра над могилами дядьев будущего императора - Ивана и Афанасия Нарышкиных, убитых во время стрелецкого бунта 1682 году.

Позже храм стал местом упокоении более 20 представителей рода Нарышкиных, в том числе деда и бабки Петра I.

В 1812 году храм был осквернен французами. Некоторые надгробия Нарышкиных были разбиты, убранство разграблено. После освобождения Москвы храм был восстановлен в былом величии.
После революционных событий именно Боголюбский храм долгое время оставался единственным действующим храмом в обители.

21 декабря 2013 года в Боголюбском храме Высоко-Петровского мужского монастыря состоялось первое богослужение за 84 года со дня его закрытия большевиками.
Возвращен верующим.