Композиция усадьбы формировалась на протяжении XVIII—XIX веков.
В основе этого дома находятся палаты XVII века. Основной фасад здания обращён в сторону Водоотводного канала, хотя во времена его первоначального строительства воды там ещё не было. Одним из ранних владельцев дома был купец Зотов.
В середине XVIII века, при императрице Елизавете Петровне, здесь проживал купец I гильдии Иван Емельянов, который придал новый внешний вид фасаду. Первый известный план строения относится к 1754 году, где здание обозначено как «Емельянова старые палаты жилые», палаты каменные. На этом плане приведён проект расширения усадьбы, включающий двор, сад и главный жилой Г-образный дом в глубине участка. В интерьерах сохранились сводчатые перекрытия первого этажа тех лет и лепной декор парадных помещений.
В 1804 году новый владелец усадьбы просил разрешение на ремонт двухэтажного строения. В этот период над восточным крылом здания были устроены антресоли с небольшим выступом со стороны восточного фасада. Парадная анфилада располагалась на втором этаже в западном крыле, а жилые покои — в восточном крыле и на антресолях. На первом этаже находились вестибюль с парадной лестницей и вспомогательные помещения.
Окончательный облик здания в стиле классицизм был сформирован к 1806 году. Черты этого стиля заметны по рустовке первого этажа и полукруглым украшениям над окнами второго яруса. Чуть позже был добавлен ажурный чугунный балкон.
В конце XIX века в доме, тогда уже принадлежавшем купчихе Плигиной, разместилась 6-я мужская гимназия. В советское время, в 1930-х годах, в доме разместилось музыкальное училище имени Октябрьской революции. Потом дом заняли конторы, среди которых была и метеорологическая служба, чьё оборудование для измерения направления и силы ветра, атмосферного давления и температуры по-прежнему располагаются перед главным фасадом.
В настоящее время в здании находится офис Уральской горной металлургической компании, также продолжает свою работу метеорологическая станция № 605 «Балчуг».
В 2008 году в доме была проведена реставрация. Она затронула фасады, была восстановлена внутренняя историческая планировка здания, воссоздан чугунный ажурный балкон на главном фасаде, а также росписи стен и сводов XIX века. В ходе работ были обнаружены фрагменты интерьеров второй половины XIX столетия, а также элементы внутренней отделки середины XVIII века.
Архитектурная декорация фасадов, которую можно увидеть в альбомах М. Ф. Казакова, представляет собой пример типичной отделки жилых домов Москвы конца XVIII — начала XIX века. Декор фасадов объединяет элементы разного времени в единое целое, что характерно для городских усадеб того периода.
Дом с палатами XVII века в Среднем Овчинниковском переулке имеет высокую историческую значимость и является важным объектом культурного наследия Москвы. В 2011 году проект реставрации стал лауреатом конкурса «Московская реставрация».
