В XVII веке местность за Арбатом, примыкавшая к Москве-реке, стала своего рода строительным центром: здесь расположился Государев дровяной щепной двор, где изготавливались срубы деревянных зданий. Близость реки играла особое значение – по ней доставлялись необходимые для работы дрова и строевой лес. Неподалёку сформировалась слобода плотников – по всей вероятности, они и стали прихожанами первой деревянной церкви во имя святого Николая Чудотворца, впервые упомянутой в 1649 году. Позднее, в 1668 году, среди жертвователей храма упоминаются и другие местные жители: царские повара, хлебники и сторожа. Наконец, в 1686 году по указу патриарха Иоакима началось строительство каменной Никольской церкви, основная часть которой сохраняется и сегодня.

Структура храма традиционна для XVII века: он вытянут по горизонтали, с запада на восток, начинается с колокольни, трапезной и заканчивается основным объёмом с алтарными выступами. Однако декор фасадов тяготеет к новому на тот момент стилю – нарышкинскому барокко: наличники на северной стороне трапезной, алтарных апсидах и окнах нижнего света на главном храме украшены «разорванными фронтонами», углы отмечены тройными «пучками» колонок, под кокошниками проходит поребрик. Главы храма увенчаны крупными прорезными крестами, причём центральный завершён небольшой короной – символ внимания династии Романовых, делавшей свои вклады к церкви Николы на Щепах.

Помимо придела апостолов Петра и Павла, в трапезной с 1773 года располагался ещё один придел – во имя святых Симеона и Анны, созданный на средства местной жительницы, титулярной советницы Анны Ивановой. После французской оккупации Москвы 1812 года, в которой храм пострадал от огня и грабежей, здание было частично перестроено. В интерьерах существовал иконостас конца XVII века, одновременный строительству каменной церкви.

В начале ХХ века храм святого Николая Чудотворца на Щепах был достаточно известен в Москве, в 1908 году здесь прошло отпевание отца Валентина Амфитеатрова – известного священника, бывшего настоятеля Успенского собора в Кремле. Однако после революции храм ждала горькая судьба: закрытый в 1930-х, он лишился глав и завершения колокольни, фасады были заштукатурены, интерьеры уничтожены, внутреннее пространство разгорожено на этажи – надстроенное и перестроенное здание полностью утратило исторический облик, превратившись в заводской цех объединения «Художественная гравюра». Лишь в 1970-х годах пробные расчистки фасадов показали, что декор XVII века под слоем штукатурки сохранился. В 1994 году здание было передано церковной общине, после чего началась долгая и кропотливая реставрация, завершившаяся в 2008 году. Сегодня церкви Николы на Щепах возвращён её исторический облик.