Весной 1885 года князь Александр Алексеевич Щербатов пожертвовал детской больнице ведомства учреждений императрицы Марии обширную городскую усадьбу своей недавно скончавшейся матери княгини Софьи Степановны Щербатовой, расположенную по Садовой-Кудринской. С 1887 по 1897 год усадьба была коренным образом перестроена: по проекту архитектора А.С. Каминского серьезной переделке для размещения стационара подвергся усадебный дом.

После расширения территории в 1890 году за счет соседнего со щербатовским участка Коншиной появилось место для строительства амбулатории и церкви. Этим же годом датированы соответствующие проекты Каминского. Проект внутреннего убранства и росписи храма, как и в других своих постройках, разрабатывал сам архитектор.

Посвящение церкви Свв. Мученицам Софии и Татиане обусловлено пожеланием А.А. Щербатова: «Если будет устроена при детской больнице церковь, то таковая должна быть во имя святой Татианы, как была таковая при детской больнице, ныне закрытой на Бронной, но, кроме того, и во имя святой Софии».

7 августа 1892 года руководивший всеми работами попечитель больницы генерал-инженер Вениамин Иванович Ахшарумов представил в Московское присутствие «проект и смету на постройку при заведении церкви с покойницкою и секционною».

В 1907 году современник описывал храм следующим образом: «в глубине двора грандиозно высится церковь во имя Свв. Софии и Татианы… Храм вместимостью на 100 молящихся построен по проекту архитектора Каминского в стиле нововизантийском, с резным деревянным иконостасом и стенами, расписанными по трафарету. Пол в храме из метлахской плитки, отопление духовое. В праздничные дни за обедней присутствуют дети, которым разрешается врачами выход наружу».

После революции для церкви Свв. Мучениц Софии и Татианы наступили тяжелые времена. 20 июля 1923 года был выдан мандат на ее ликвидацию. Иконостас и часть икон перешли в распоряжение Музейного отдела Главнауки «как художественные произведения конца XIX века». К середине 1970-х храм, который использовался для различных нужд медицинского учреждения и неуклонно ветшал, решили снести, и уже начался его слом, который все-таки был остановлен. С 1979 года в здании находилось патологоанатомическое отделение больницы. И только в 2009 году оно было признано памятником архитектуры, а вскоре передано русской православной церкви.

Когда весной 2011 года на объект пришли реставраторы для проведения обмеров и натурных исследований, их выводы были неутешительными: церковь сохранилась со значительными утратами, прежде всего в объемной композиции, отличавшейся сложным и выразительным силуэтом. Были утрачены ярусы колокольни выше венчающего карниза второго этажа, купол храма, главы, кресты, печные трубы. высотные отметки утраченных частей колокольни и купола храма восстанавливались по старым фотографиям и авторскому проекту А.С.Каминского.

Декоративное убранство фасадов также имело значительные утраты и искажения. Отделка интерьеров оказалась практически полностью утраченной.

Реставраторы провели полный комплекс реставрационно-восстановительных работ по фасадам и интерьерам конца XIX века, а также по приспособлению здания для церковной службы.

Храм вновь обрел задуманную архитектором композицию – полностью воссоздана колокольня (арки яруса звона, свод яруса, кокошники и барабан, венчающий карниз), главы и кресты храма, крыша над трапезной с ее уникальными фигурными трубами. Фасаду храма возвращен его характерный архитектурный декор: отреставрированы и докомпонованы сохранившиеся детали (тяги, карнизы, профили, наличники, подоконники, капители и детали колонок, поребрик и сухарики), воссозданы утраченные элементы фронтонов в западной части здания, кокошники четверика.

Выполнен и большой объем работ по интерьерам. По сводам и верхним частям стен второго этажа проведено исследование на наличие закрашенных декоративных росписей. Фрагменты росписей сохранились только в подпружных арках между трапезной, четвериком и алтарем. все они расчищены и законсервированы. По сводам произведена вычинка и восстановлено их штукатурное покрытие (в местах, где живопись утрачена). Удалено также позднее покрытие пола. Под ним была обнаружена подлинная полихромная плитка, выполненная по рисункам А.С.Каминского. Плитка сохранилась в большом объеме, но с многочисленными сколами и утратами. все подлинные фрагменты сохранены, утраченные места затерты и окрашены в тон. Иконостас изготовлен по отдельному проекту по архивной фотографии.

В 2014 году объект стал лауреатом конкурса Правительства Москвы на лучший проект в области сохранения и популяризации объектов культурного наследия "Московская реставрация" в номинации: "За успешную реализацию инвестиционного проекта по реставрации объекта культурного наследия ".