В 17 веке в этой части Замоскворечья располагалась государева Овчинная слобода, ведавшая шерстью и овчиной — ныне о ней напоминают названия Руновского и Овчинниковских переулков, каменные палаты и церковь Архангела Михаила.

Существующее каменное здание церкви было построено около 1662 года. Колокольня с восьмигранным ярусом звона и трапезная пристроены около 1700 года. Тогда же окна апсиды были украшены наличниками в стиле московское барокко, с колонками, увенчанные завитками в два яруса и шестиконечными православными крестами. Если внимательно приглядеться, то можно увидеть в квадратах под крестами изображения черепа с костями — символа «Адамовой главы».

Согласно архитектурным исследованиям, первоначально у церкви была не одна, а три главы, однако две из них позже сняли «за ветхостью». Существовала и «горка» кокошников под главами, они оказались утрачены в результате изменений перекрытий храма. Вопреки устоявшемуся названию, во имя Архангела Михаила освящён только южный придел, а главный престол создан во имя Покрова Богородицы. Позже остальных, в 1770 году, был освящён придел священномученика Харлампия.

В начале 1930-х годов церковь была закрыта. В её стенах размещались поочерёдно конторы, пекарня, общежитие, использовалась она и как подсобное помещение. От Среднего Овчинниковского переулка церковь оказалась отделена в 1955 — 1961 годах после возведения административного здания в Садовническом проезде по проекту архитекторов Г.И. Григорьева и Т.В. Владимирова. Внутреннее убранство оказалось полностью утрачено, лишь две иконы, одна из которых создана знаменитым иконописцем Симоном Ушаковым в 1652 году, попали в Третьяковскую галерея и таким образом были сохранены. В 1998 году в церкви возобновились богослужения, тогда же была проведена реставрация.