В 17 веке на территории Замоскворечья находилась государева Овчинная слобода, которая занималась шерстью и овчиной. Об этом напоминают названия Руновского и Овчинниковских переулков, а также каменные палаты и церковь Архангела Михаила.

Каменное здание церкви было возведено около 1662 года. Колокольня с восьмигранным ярусом звона и трапезная были добавлены примерно в 1700 году. В это же время окна апсиды украсили наличниками в стиле московского барокко с колонками и завитками в два яруса, увенчанными шестиконечными православными крестами. Если присмотреться, то под крестами можно заметить изображения черепа с костями, символизирующие «Адамову главу».

Архитектурные исследования показывают, что изначально у церкви было три главы, но две из них позже убрали из-за ветхости. Также существовала «горка» кокошников под главами, которая была утрачена из-за изменений в перекрытиях храма. Несмотря на название, освящён во имя Архангела Михаила только южный придел, а главный престол посвящён Покрову Богородицы. Позже, в 1770 году, был освящён придел священномученика Харлампия.

В начале 1930-х годов церковь закрыли. В её стенах поочерёдно размещались конторы, пекарня, общежитие, а также она использовалась как подсобное помещение. В 1955 и 1961 годах церковь оказалась отделена от Среднего Овчинниковского переулка из-за строительства административного здания в Садовническом проезде по проекту архитекторов Г.И. Григорьева и Т.В. Владимирова. Внутреннее убранство было полностью утрачено, но две иконы, одна из которых написана знаменитым иконописцем Симоном Ушаковым в 1652 году, были переданы в Третьяковскую галерею и таким образом сохранились. В 1998 году в церкви возобновились богослужения, и была проведена реставрация.