Der Bau der Kirche wurde als Symbol des Sieges Russlands im Krieg von 1812 gedacht. Initiator ihrer Errichtung war General Peter Andrejewitsch Kikin. Kaiser Alexander I. unterstützte den Vorschlag und erließ einen Erlass zum Bau. Es war geplant, die Kirche zum Jahrestag des Sieges über Napoleon zu vollenden. Das ursprüngliche Projekt entwarf der Künstler und Architekt Alexander Lawrentjewitsch Witberg, und Mitte des Herbstes 1817 wurde das Fundament auf den Sperlingsbergen gelegt.

Laut dem Projekt sollte die Kirche aus drei Teilen bestehen: Inkarnation, Verklärung und Auferstehung. Im unteren Teil war die Beisetzung der Überreste der Krieger geplant. Doch der Boden auf den Sperlingsbergen hielt dem Gewicht des Gebäudes nicht stand, und das Projekt Witbergs wurde als misslungen angesehen. Der Bau wurde einem neuen Architekten, Konstantin Andrejewitsch Ton, anvertraut.

Die Kirche wurde auf ein Grundstück beim Moskauer Kreml verlegt, wo zuvor das Alexejevskaya Frauenkloster stand. Der Legende nach sagte eine der Nonnen voraus, dass die neue Kirche weniger als ein halbes Jahrhundert bestehen würde. Dennoch fand die Grundsteinlegung zu Beginn des Herbstes 1839 statt. Nach 21 Jahren war der Bau abgeschlossen, und später wurden die Fresken und die Gestaltung der Uferpromenade vollendet.

Im Jahr 1880 wurde die Kirche zur Kathedrale, und am 26. Mai 1883, am Fest Christi Himmelfahrt, wurde sie geweiht. An diesem Tag fand auch die Krönung von Alexander III. statt. Im Sommer wurden die Kapellen geweiht: am 12. Juli, die des Heiligen Nikolaus, und am 8. Juli, die des Alexander Newski. Von diesem Zeitpunkt an fanden die Gottesdienste täglich statt.

Seit 1918 verlor die Kirche die staatliche Unterstützung, und zu Beginn des Winters 1931 wurde sie auf Befehl Stalins zerstört. Die Ruinen der Kirche bestätigten die Vorhersage der Nonne, da sie tatsächlich weniger als 50 Jahre stand. An ihrer Stelle war der Bau eines Kongresspalastes geplant, doch aufgrund des Zweiten Weltkriegs wurde das Projekt nicht realisiert. In den Kriegsjahren verwandelte sich das Gebiet in eine Grube, die für den Bau eines Schwimmbades genutzt wurde.

Ende der 1980er Jahre entstand eine öffentliche Bewegung zur Wiederherstellung der Kirche. Im Sommer 1992 wurde die Stiftung zur Wiederbelebung der Denkmäler Moskaus gegründet, und die Christ-Erlöser-Kirche wurde eines der ersten Objekte für die Rekonstruktion. Der erste Gottesdienst in der wiederhergestellten Kirche fand an Weihnachten 2000 statt, und die Weihe erfolgte im August desselben Jahres.