В 1390 году на месте нынешнего храма Николы, что на Берсеневской набережной, стоял вотчинный монастырь Николы на Песках. А в 1493 году монастырь Николы на Песках упоминается в летописях уже как церковь Николы на Песках. В 16 веке двор, где располагался храм, принадлежал боярам Белемишевым. После казни боярина Ивана Берсень-Беклимешева в 1525 году владение Беклимешевых перешло в казну, а в дальнейшем было пожаловано государеву садовнику Кириллу. В 1566 году храм был перестроен и стал называться Николой на Берсеневке. «По обещанию приходских и разных посторонних людей» в 1625 году была построена новая каменная церковь, которая стала именоваться «Великий чудотворец Никола за Берсеневской решеткой». Главный её престол был освящен во имя Живоначальной Троицы, но храм продолжал именоваться Никольским. В 1655 году двор Беклемишевых получил думный дьяк Аверкий Кириллов, который заведовал Государственными Садами, именно при нем был создан существующий ансамбль жилых палат и церкви. В 1694 году была возведена колокольня с проездными воротами и надвратной церковью Казанской Богоматери, а по сторонам ворот были построены невысокие здания притчу и богадельню – Набережные палаты.

Как и большинство московских зданий, церковь сильно пострадала при пожаре 1812 года. В 1823 году разрушенную трапезную с Никольским и Феодосьевским приделами восстановили в классическом стиле, с колонным портиком. В 1820 году старую колокольну ломают и в 1854 году к западу от церкви архитектором Н. В. Дмитриевым была поставлена новая колокольня – ярусная, с колонками по углам ярусов, с островерхним граненым шатром. После 1918 года на втором этаже разместились Центральные Государственные реставрационные мастерские, которые в 1930 году добились закрытия церкви и сносе колокольни, затемнявшей окна рабочих помещений. В 1958 году здание храма было отдано НИИ музееведения, а позже в 1960 годах палаты и здание храма занял НИИ культуры РСФСР.

В 1992 году храм вернули верующим, и богослужения были возобновлены. При храме действует воскресная школа и приходская библиотека.

Сейчас храм Николы переживает не лучшие свои времена, в 1999 году от общины потребовали встать на налоговый учет, что автоматически влечет за собой присвоении ИНН и некоего учетного номера. Община храма отказалась от присвоения им такого номера, обосновывая это тем, что во всех документах, в том числе и Едином государственном реестре юридических лиц, вместо имени храма, данного ему при освящении, будет некий номер. Произойдёт подмена имен, поэтому по духовным соображениям, община храма не может принять номер на храм. На общину Федеральная регистрационная служба по городу Москве подала в суд, но вскоре он был отозван, возможно, потому, что аналогичные суды уже были проиграны в Приозерске и Красноярске. Сдаваться прихожане храма не собираются и будут за веру стоять до конца. Тем более, как они утверждают, в день отказа общины от получения учетного номера в храме замироточила икона преподобного Сергия.