История этой надвратной церкви связана с тремя известными личностями. Первая из них, императрица Елизавета Петровна, дочь Петра Великого. В сентябре 1742 года она неожиданно посетила Златоустовский монастырь, который всё ещё не оправился после пожара 1737 года и находился в плачевном состоянии. Проходя через святые врата, императрица заметила, что Покровская церковь над ними почти разрушена. Визит совпал с днём памяти пророка Захарии и праведной Елисаветы, небесной покровительницы императрицы, и она выделила 2000 рублей на строительство новой надвратной церкви в их честь. Храм в стиле московского барокко был возведён быстро и освящён 18 декабря 1742 года преосвященным Львом, бывшим епископом Воронежским.

Епископ Лев в 1730-1740-х годах был символом сопротивления "Бироновщине", за что был лишён сана и провёл 10 лет в ссылке. С восшествием на престол Елизаветы Петровны ему был возвращён архиерейский сан, и она взяла его под своё покровительство, что объясняет, почему именно он освящал храм, основанный императрицей.

Третья личность, связанная с церковью Захарии и Елисаветы, архитектор И.Ф. Мичурин. Некоторые историки считают его автором храма, отмечая сходство стиля с другими его работами, хотя прямых доказательств этому нет. Известно, что Мичурин хорошо знал Златоустовский монастырь: в 1756 году он описывал его ветхости и составлял смету на новые постройки.

В 1933 году церковь Захарии и Елисаветы была разрушена. В музее архитектуры имени А.В. Щусева хранятся фотографии её внешнего вида и внутреннего убранства, сделанные в последние годы её существования: иконостас, решётка галереи, малое паникадило. Малое и большое паникадило, освещавшее Троицкую церковь Златоустовской обители, были военными трофеями генерал-адмирала графа Ф.М. Апраксина, добытыми в Северной войне. Они хранились у него дома как символы побед молодого русского флота, созданию которого Апраксин посвятил свою жизнь. После его смерти наследники пожертвовали светильники в Златоустовский монастырь в его память. Паникадила находились там 200 лет, а в 1929 году были выкуплены финляндским посланником, вернулись на историческую родину и теперь находятся в музее города Вааса в Финляндии. Теоретически церковь святых Захарии и Елисаветы тоже может быть восстановлена в Москве: в музее имени А.В. Щусева сохранились её обмеры XIX века, что позволяет воссоздать её в первозданном виде.