Каменный храм был возведен в 1739 году на месте старой деревянной церкви, построенной в 1663 году. Главный холодный престол располагался на втором этаже, а на первом находился теплый зимний храм, посвященный Святителю и Чудотворцу Николаю.

Храм, выполненный в стиле нарышкинского барокко, сейчас находится в полуразрушенном состоянии, хотя его основная композиция сохранилась.

Церковь Московских Чудотворцев всегда имела небольшой приход, в начале XX века около 80 человек, состоявший из немногочисленных православных жителей района, где преобладали мусульмане. Из-за малочисленности прихожан храм оставался небольшим, практически не перестраивался и часто испытывал материальные трудности.

В 70-е годы XIX века старостой храма был известный казанский архитектор Петр Иванович Романов. В 1897 году старостой стал купец Сергей Андреевич Землянов, при котором и в основном на его средства храм был отремонтирован.

В 1898 году у ограды была построена часовня в память Александра III, которая до сих пор стоит на улице Кирова. Сохранилось и здание, где жил причт и размещалась церковно-приходская школа, сейчас здесь детский сад. Во второй половине XIX и начале XX века епархиальные власти обычно назначали в храм Московских чудотворцев священников, которые занимали другие педагогические или административные должности, так как маленький приход не обеспечивал средств к существованию и не требовал большого труда. Например, Кронид Петрович Веселицкий, служивший в храме в 1902-1912 годах, был законоучителем женских гимназий, а его преемник Дмитрий Иванович Царевский, казначеем Епархиального училищного совета. Д.И. Царевский служил до закрытия храма в 1929 году.

Через месяц после закрытия пустовавшая церковь привлекла внимание строителей валяно-обувной фабрики Татпромстроя, которые хотели использовать здание под школу фабзавуча союза строителей. Орготдел ЦИКа Татарской Республики решил не уничтожать церковь, а использовать ее как склад Союзхлеба. Однако в марте 1932 года председатель КГС предложил начальнику конторы КЖСтроя начать разборку нескольких церквей, включая церковь Московских чудотворцев. Работы начали с колокольни, но не активно, поэтому она сохранилась до наших дней в полуразрушенном виде. В 1933 году здание храма окончательно разрушили. Долгое время в настоятельском корпусе находился детский сад, а в сентябре 2000 года оставшиеся от церкви Московских чудотворцев постройки были переданы под подворье Раифского монастыря.