В XVII веке территория за Арбатом, прилегающая к Москве-реке, стала важным строительным центром. Здесь находился Государев дровяной щепной двор, где изготавливались срубы для деревянных зданий. Близость реки имела особое значение, так как по ней доставляли дрова и строительный лес. В этом районе сформировалась слобода плотников, которые, вероятно, стали прихожанами первой деревянной церкви во имя святого Николая Чудотворца, впервые упомянутой в 1649 году. Позже, в 1668 году, среди жертвователей храма упоминались царские повара, хлебники и сторожа. В 1686 году по указу патриарха Иоакима началось строительство каменной Никольской церкви, основная часть которой сохранилась до наших дней.

Архитектура храма типична для XVII века: он вытянут с запада на восток, начинаясь с колокольни и трапезной, и заканчивается основным объёмом с алтарными выступами. Однако фасады оформлены в стиле нарышкинского барокко: наличники украшены «разорванными фронтонами», углы выделены тройными колонками, а под кокошниками проходит поребрик. Главы храма увенчаны крупными крестами, центральный из которых завершён короной, символизирующей внимание династии Романовых, делавшей вклады в церковь Николы на Щепах.

Кроме придела апостолов Петра и Павла, с 1773 года в трапезной находился ещё один придел, во имя святых Симеона и Анны, созданный на средства местной жительницы Анны Ивановой. После французской оккупации Москвы в 1812 году, когда храм пострадал от огня и грабежей, здание было частично перестроено. В интерьерах существовал иконостас конца XVII века, соответствующий времени строительства каменной церкви.

В начале XX века храм святого Николая Чудотворца на Щепах был известен в Москве. В 1908 году здесь прошло отпевание отца Валентина Амфитеатрова, бывшего настоятеля Успенского собора в Кремле. Однако после революции храм постигла печальная судьба: закрытый в 1930-х годах, он лишился глав и завершения колокольни, фасады были заштукатурены, интерьеры уничтожены, а внутреннее пространство разделено на этажи. Здание, надстроенное и перестроенное, полностью утратило исторический облик, превратившись в заводской цех объединения «Художественная гравюра». Лишь в 1970-х годах расчистка фасадов показала, что декор XVII века сохранился под штукатуркой. В 1994 году здание передали церковной общине, после чего началась длительная реставрация, завершившаяся в 2008 году. Сегодня церкви Николы на Щепах возвращён её исторический облик.