Постр. в 1702—06 (арх. И.П.Зарудный) на средства думного дьяка Гавриила Федоровича Деревнина и его брата Василия (погребены по обе стороны арки, соединяющей основной храм и трапезную) на месте деревянного храма (XVI в.). По преданию, деревянный храм был постр. Вел. кн. Василием III по обещанию (обету) «всем миром», «обыденкой», «обыдень», т.е. в один день из готовых срубов (отсюда распространенное название — храм «пророка Илии Обыденного»).
В 1611 этот храм был сожжен польскими войсками. В 1612, перед решающим сражением с войском гетмана Ходкевича, пытавшимся прорваться к гарнизону польско-литовских интервентов, осажденному в Кремле и Китай-городе, здесь находился штаб Д.М.Пожарского. Во второй пол. XVII в. в храме совершались торжественные выходы русских царей, а также крестные ходы из Кремля в летние праздники и во время засухи с молением о дожде. К этому периоду относится дар знатного прихожанина — расшитая серебром и золотом плащаница (1689).
В 1706 для совершения служб в зимнее время к главному (холодному) престолу пророка Илии пристр. теплый трапезный храм с приделом св. праведных Симеона Богоприимца и Анны Пророчицы (в 1748 пострадал от сильного пожара, в 1753 возобновлен бригадиром Н.А.Болкуновым).
В 1818-19 трапезная увеличивается (арх. Ф.К.Соколов) и в ней освящаются два придела — левый, прежний — Симеона и Анны и новый, правый — апостолов Петра и Павла (назван по завещанию главного жертвователя П.В.Панова).
В 1837 храм обнесен каменной оградой, в 1847 пол в нем устлан каменными плитами. В 1887 переписана роспись интерьера и написаны новые иконы (большая их часть — худ. Морозов). В 1866—67 проводились большие ремонтно-реставрационные работы (арх. А.С.Каминский). В 1867 зап. часть трапезной, в стене к-рой образовалась трещина, разобрана и вновь возведена. Трапезная увеличена в зап. сторону. Над пристр. к храму просторной каменной закрытой папертью coop. в 1868 четырехъярусная колокольня (ок. 36 м). Трапезная и колокольня осв. 1868 свт. Иннокентием (Вениаминовым), митрополитом Московским. Среди благотворителей, выделивших средства на реконструкцию храма, были А.Д.Третьякова и ее сыновья — П.М. и СМ. Храм обновлялся в 1902. После многочисленных перестр. утратил первоначальный вид.
Четырехугольный в плане, увенчан главкой на широком, стройном восьмигранном барабане, перекрыт восьмилотковым сводом. Алтарные выступы находятся на высоком подклете из-за крутого спуска к Москва-реке. При входе в трапезную — однокупольная колокольня.
На колонне в правой стороне трапезной — образы Спасителя и свт. Николая Чудотворца (с житийными клеймами). Трехъярусные однотипные иконостасы в приделах трапезной — 1866—67, обновлены в 1950-х. В правом приделе Петра и Павла — особо чтимая старинная икона Божией Матери «Троеручица». В сев. приделе — список с чудотворной иконы Божией Матери «Державной» (икона была явлена в Коломенском в день
отречения Николая II от престола). В стене сев. придела снаружи — белокаменные надгробные плиты.
Внутри стены храма покрыты живописью, преимущественно на темы жития пророка Илии. Роспись храма — 1832, переписывалась в 1887. Тогда же написана худ. Морозовым часть икон. У юж. стены главного придела — икона преп. Серафима Саровского с частицей свв. мощей (акафист ему поется особым Саровским распевом).
В первом ряду иконостаса главного алтаря иконы из деревянного храма XVI в.: Нерукотворный образ Спасителя (1675, работа С. Ушакова, расположен справа от Царских врат), на полях которого написаны 12 явлений Воскресшего Господа; Казанская Божией Матери (С.Ушаков и его ученики, слева от Царских врат); Огненное восхождение св. пророка Илии (XVI в., с 20 житийными клеймами на полях). Эти и другие иконы XVII в.: Усекновение главы Иоанна Предтечи, свт. Николая Чудотворца, мч. Иоанна Воина (предп. работа ученика С.Ушакова— Казанцева), Владимирская Божией Матери (мастер Оружейного приказа А.Рязанцев), Успения Божией Матери находятся под государственной охраной.
В 1944 храму передали особо почитаемый сегодня чудотворный образ Божией Матери «Нечаянная Радость» (из разрушенного в 1930-х храма Благовещения Московского Кремля, до 1944 находилась в храме Воскресения Христова в Сокольниках, была установлена на юж. клиросе главного придела).
После 1917 не закрывался. В 1922 властями из храма были изъяты ценности. В нач. 1930-х сброшены колокола. В него перешли многие монахини и послушницы из закрытого в 1924 Зачатьевского монастыря, а также прихожане ряда закрытых храмов и передали нек-рые старинные иконы. Во время Великой Отечественной войны пострадал от взрыва фугасной бомбы, упавшей ок. храма.
В храме — иконы Феодоровская Божией Матери, священномученика Ермогена, преп. Сергия Радонежского, частицы мощей священноисповедника российского свт. Афанасия Ковровского.
Действуют: церковно-приходская школа, библиотека, лекторий.
К храму приписан домовый храм Трех святителей при Классической гимназии Греко-латинского кабинета Ю.А.Шичалина.
