Построен в 1693—96 в Китай-городе, на берегу реки Неглинной, в одном из древнейших московских монастырей — Богоявленском мужском монастыре (основан в 1292 князем преподобным Даниилом). Его предшественник — храм 1624 (coopужён на месте каменного храма 1342 и деревянного — кон. XIII — нач. XIVв.) был включен в него в качестве нижнего храма с престолом Казанской иконы Божией Матери (освящен в декабре 1693). В 1697 освящен северный придел нижнего храма — святителя Алексия, митрополита Московского (в память о его пострижении в этом монастыре). В 1696 в верхнем храме освящен главный престол Богоявления. В 1747 с северной стороны, под папертью верхнего храма, coopужён придел великомученика Георгия Победоносца. Южный придел нижнего храма святого апостола Иакова (1754) обращен в ризницу. В 1904 на его месте освящен придел святителя Феодосия Черниговского. В 1869 в верхнем храме освящен придел Тихвинской иконы Божией Матери, в 1873 в трапезной — великомученика Пантелеймона, в 1910 в северо-восточной части верхней галереи — Рождества Иоанна Предтечи (после сноса одноименного северного надвратного храма (1672), выходившего на Никольскую улицу). Ремонтировался в 1782. В 1876 верхний холодный храм переоборудован в теплый. В середине XVIII в. к западному фасаду паперти пристроена небольшая колокольня со шпилем.

Монастырь подвергался опустошению во время набега монголо-татарских (XIII—XIV вв.) и интервенции польско-литовских (XVII в.) войск, нашествия наполеоновской армии (1812) и от частых пожаров (наиболее сильные в 1687, 1787).

Один из первых игуменов монастыря — Стефан, брат преподобного Сергия Радонежского. В 1680— 87 в монастыре помещалась школа богословов братьев Иоанникия и Софрония Лихудов, преобразованная, после перевода в Заиконоспасский монастырь, в Славяно-греко-латинскую академию.

Ярусный, четырехугольный в плане, храм с восьмиугольным барабаном, в стиле московского барокко. На высоком подклете. Завершающая храм гранёная маковица не сохранилась. Карнизы стен с двойными окнами. Наличники окон восьмигранного барабана главы украшены несколькими ярусами белокаменных деталей. Богатый белокаменный декор — разорванные фронтоны, гермовидные пилястры, раковины, пышные карнизы со свисающими в виде бахромы консолями, обилие декоративных балясин, введенных в наличники, карнизы и столбики по углам восьмиугольного барабана.

Сильно выступающий алтарь с трехчастными выступами. Трапезная с высокой кровлей и барочным фронтоном. Колокольня двухъярусная со шпилем.

Внутри сохранились фрагменты лепного скульптурного алебастрового убранства, исполненного артелью итальянских мастеров под руководством Д. М. Фонтана (1704—05) — три рельефа: «Коронование Богоматери» (на алтарной стене, над аркой, против иконостаса), «Рождество» (на южной) и «Крещение» (на северной стене). В 1880-х восстановлены остатки росписей внутри верхнего храма.

После 1917 монастырь закрыт. В начале 1920-х снесены колокольня монастыря с надвратным храмом Спаса Нерукотворного Образа (1739—42), Афонская часовня, монастырские помещения, выходившие на Никольскую улицу.

Собор закрыт в июле 1929, использовался под общежитие, склад, производственный цех, типографию. Со второй половины 1980-х реставрируется. В подклете найдены 4 столпа древнейшего за пределами Кремля каменного храма 1342.

Нижний храм был усыпальницей ряда знатных княжеских родов: Долгоруких, Юсуповых, Голицыных, бояр Плещеевых, графов Шереметевых. В стенах — надгробные доски. В 1980-х открыт некрополь Воронцовых-Вельяминовых. Французским скульптором Ж.-А. Гудоном были выполнены надгробия А. Д. и М. М. Голицыных (1774). После закрытия собора они вместе с некоторыми другими надгробиями вывезены в музей, находившийся в Михайловском храме Донского монастыря.

В 1991 возвращен РП Ц, освящен нижний храм с престолом Казанской иконы Божией Матери и приделом святителя Алексия, митрополита Московского, в 1998 — верхний с главным престолом Богоявления и приставным престолом священномученика Владимира, митрополита Киевского.

При соборе — воскресная школа, Музыкальный педагогический лицей, Московская регентско-певческая семинария.