Колокольня этой церкви, заметная с Большого Москворецкого моста, привлекает внимание своим высоким шатром, который доминирует над застройкой Софийской набережной. Однако саму церковь видят немногие, только те, кто подходит ближе к колокольне и проходит через её ворота во двор. Именно там можно увидеть храм, который старше колокольни.

Софийская церковь была построена царскими садовниками, жившими напротив Кремля, в самом саду. Первое упоминание о ней датируется 1495 годом, что делает её одной из древнейших в Замоскворечье. Затем храм исчезает из письменных источников и вновь упоминается как деревянный в 1672 году. Спустя 10 лет, в 1682 году, его перестроили в камне, и это здание сохранилось до наших дней с некоторыми изменениями.

Изначально церковь Софии Премудрости Божией имела традиционный для того времени вид: строение «кораблём» с запада на восток, пятиглавие с кокошниками, украшенными изразцами. Со временем облик храма изменился. В середине XIX века обветшавшую шатровую колокольню разобрали. В 1862-1868 годах по проекту архитектора Николая Ивановича Козловского со стороны набережной была построена новая трёхъярусная колокольня в русском стиле, создающая ансамбль с кремлёвскими башнями. Во втором ярусе колокольни на средства купца Котова был освящён храм во имя иконы Божией Матери «Взыскание погибших».

В 1890-е годы интерьеры храма украсили росписи в стиле XVII века. В 1929-1930 годах над новыми росписями работал известный церковный живописец граф В.А. Комаровский.

Полная перестройка здания церкви не была реализована. В 1891-1893 годах старая трапезная была заменена новой, более широкой, с крупными окнами, украшенными псевдорусскими наличниками. В ней освятили приделы Андрея Первозванного и святого Николая Чудотворца. Кокошники на главной части церкви оказались скрыты под поздней крышей. В 1932 году храм закрыли, росписи закрасили. В 1992 году церковь, где ранее размещались заводской клуб, квартиры и лаборатория, была передана верующим.

В 2017 году проведены работы по консервации, реставрации и воссозданию утраченной живописи. Эскизы воссоздания основывались на анализе сохранившихся эскизов В.А. Комаровского и фотофиксации 1930-х годов.

В 2018 году церковь Софии Премудрости Божией стала лауреатом конкурса Правительства Москвы "Московская реставрация" в номинации "лучшая организация ремонтно-реставрационных работ".