В XV веке в древнем Зарядье жили богатые торговые люди, или, как их называли в старину, гости, то есть купцы, занимавшиеся иностранной или оптовой торговлей. Именно такие гости, богатые сурожане с колоритными старорусскими именами-прозвищами Василий Бобёр, Фёдор Вепрь и Юшка Урвихвостов, просили построить на посаде храм св. Варвары и дали на него средства.
Поэтому на правой стороне улицы от Кремля в 1514 году итальянский архитектор Алевиз Фрязин, построивший кремлёвский Архангельский собор, возвёл каменную церковь св. Варвары. Улица после этого стала называться Варваркой. В церкви хранился чудотворный образ св. Варвары Великомученицы, прославившийся во времена Ивана Грозного.
В 1730 году церковь Варвары пострадала от пожара. После восстановления митрополит Московский Платон (Левшин) счёл её не соответствующей такому значимому месту и в 1765 году распорядился заменить её новой постройкой. После разборки старого храма на его месте в 1796–1804 годах на средства майора артиллерии И. Барышникова и московского купца 1-й гильдии, владельца крупного колокололитейного завода Н. Самгина, была сооружена новая, более просторная церковь в стиле классицизма по проекту архитектора Р.Р. Казакова. Церковь получила классическую крестообразную форму с куполом и колонными портиками на северном и южном фасадах, что придавало зданию строгость и величественность. Новое здание церкви было торжественно освящено в 1804 году.
По московской легенде, в 1812 году, во время Отечественной войны, церковь была разграблена французами, которые использовали её как стойло для лошадей; здание также пострадало от пожара. Однако в силу архитектурных особенностей — узких крутых лестниц и высокого цоколя — использовать здание под конюшню было просто невозможно. Храм был восстановлен в 1820-е годы.
В 1930-е годы церковь лишилась главки и верхних ярусов колокольни; внутри сначала устроили склад, а потом здание храма отдали под конторские учреждения. Впоследствии в нём помещалось отделение Всероссийского общества охраны памятников истории и культуры, и проводились краеведческие выставки.
В 1965–1967 годах прошла первая реставрация храма. В ходе этих работ была восстановлена часть утраченных архитектурных элементов, включая купол. В 1991 году церковь была передана Московской патриархии, после чего начался долгий процесс её полного восстановления.
В 2007 году во время археологических раскопок под церковью Варвары Великомученицы, в её подвале, был обнаружен прекрасно сохранившийся белокаменный подклет храма, возведённого на этом месте Алевизом Новым. В северной части подклета сохранились кладка стен, пята свода, узкая и глубокая оконная амбразура.
Вскрытые фрагменты постройки подтверждают сведения старинного генерального плана, согласно которым церковь Варвары первоначально была центрической постройкой, четырёхлепестковой в плане. Такая же композиция характерна для другой работы Алевиза Нового — сохранившейся церкви Петра Митрополита в Высокопетровском монастыре, сооружённой в 1514–1517 годах, то есть одновременно с церковью Варвары, отличавшейся от монастырского собора меньшими размерами. При этом церковь Варвары имела глубокий подклет, который мог предназначаться для хранения товаров или другого имущества.
Реставрационные работы, начатые в церкви Варвары в 2014 году и завершённые в 2016 году, были направлены на восстановление её исторического облика. Главной целью реставраторов было вернуть храму утраченные элементы и сохранить его архитектурные особенности, характерные для московского классицизма.
Первоначально были проведены исследования фасадов, в ходе которых специалисты выявили следы оригинальной окраски стен. На основе этих данных было решено вернуть церкви первоначальный розовый цвет. Лепной декор, в том числе капители, карнизы и орнаменты, был тщательно восстановлен. Особое внимание было уделено пилястрам коринфского ордера и ионическим элементам, придававшим храму элегантность.
Отдельной задачей реставраторов стало восстановление утраченной колокольни, разрушенной в 1930-е годы. По сохранившимся фотографиям и архивным данным были воссозданы формы купола и декоративные элементы завершения колокольни. Также были восстановлены металлические кресты, венчавшие купол.
Работы включали и обновление внутреннего убранства храма. Были восстановлены каменные полы, проведены расчистка белокаменных элементов цоколя и карнизов, а также реставрация интерьеров, утраченных в советский период. Монументальная живопись, которая некогда украшала стены храма, была воссоздана по сохранившимся документам и аналогам того времени.
В ходе реставрации были заменены водосточные системы, окна и двери. Все деревянные элементы, включая оконные рамы, были изготовлены в соответствии с оригинальными чертежами и образцами. Были также восстановлены металлические решётки на окнах и декоративные элементы ограждения.
Проект реставрации получил высокую оценку экспертов, и в 2016 году храм стал лауреатом конкурса Правительства Москвы «Московская реставрация».
Сегодня церковь великомученицы Варвары является действующим храмом и остаётся важной частью Патриаршего подворья храмов в Зарядье. Храм открыт для богослужений и является неотъемлемой частью культурного и духовного наследия Москвы.
