В середине 1870-х годов Петровские линии объединили улицы Петровка и Неглинный проезд благодаря строительству домов 18 и 20 по Петровке, которые выходили на Неглинную под номерами 19 и 21. Эти здания принадлежали "Товариществу Петровских линий", основанному московским предпринимателем и меценатом В.И. Якунчиковым, который также был соучредителем Московского торгового банка и участвовал в создании Московской консерватории.

До 1870-х годов на месте дома 20 находились владения князя Н.А. Касаткина-Ростовского. В середине 1870-х годов "Товарищество Петровских линий" приобрело это владение для строительства доходного дома с квартирами, книжными магазинами и библиотеками. Два доходных дома, разделенные переулком, представляли собой пассаж под открытым небом. После завершения строительства переулок был подарен Москве.

Проект зданий разработал архитектор Б.В. Фрейденберг, а в проектировании и строительстве участвовали К.К. Гиппиус и инженеры К.И. Шестаков и А.Н. Кардо-Сысоев. Здание на Петровке имело парадное крыло с полукруглой башней и зеркально отражало дом 18. Крыло, выходящее на Неглинную улицу, также зеркально отражало соседний дом, за исключением средних частей. В доме 20 не было ресторана, но нечетная сторона "Петровских линий" была известна своими книжными магазинами и библиотеками. Здесь размещались издательства и магазины, такие как "Общество распространения полезных книг" и "Библиотека для чтения и книжный магазин Б. Поста".

На Петровских линиях также находились магазин "Посредник" И.И. Горбунова и антикварный магазин П.П. Шабанова. Верхние этажи дома занимали квартиры, среди известных жильцов был И. Кнебель, основатель первого в России специализированного издательства по изобразительному искусству. В 1878 и 1883 годах здесь жили ученые Софья и Владимир Ковалевские, а также бывали А.Г. Столетов, К.А. Тимирязев и В.И. Танеев.

В 1878 году в доме открылась "Музыкальная школа П.А. Шестаковского", а также "Бесплатные воскресные классы хорового пения". Дом связан с именами писателей Л. Андреева, В. Вересаева, Н. Телешова, И. Бунина, М. Горького, А. Чехова, А. Серафимовича и П. Боборыкина, которые посещали его в 1889 и 1903 годах, когда здесь находилась редакция газеты "Курьер".

Кроме книг, в Петровских линиях торговали живыми цветами братья Фомины и антиквариатом "Японо-китайский магазин" О.К. Иокиша. В 1879 и 1880 годах одно из помещений занимало "Товарищество электрического освещения П.Н. Яблочкова и Ко", благодаря чему переулок стал одним из первых освещенных электричеством.

Сегодня в доме работают кафе, рестораны и магазины.