В переплетениях арбатских переулков пересекаются три Николопесковских переулка – Большой, Средний и Малый. Все они получили название по несохранившейся церкви Николая Чудотворца, что на Песках.
Местность, в которой был построен храм, в XVII веке называлась «Пески» из-за песчаной почвы. На Песках в царствование Михаила Феодоровича поселились стрельцы, на средства которых и было отстроено несколько церквей, в том числе во имя Николая Чудотворца. Церковь, документально известная с 1635 года, каменной упоминается уже в 1657 году. Новый храм построен в 1690-х с включением частей прежнего здания, а главный престол был освящён во имя Покрова Пресвятой Богородицы. Ампирная трапезная со старыми приделами Николая Чудотворца и Святителей Петра, Алексия, Ионы и Филиппа и колокольня вновь выстроены в 1819. Колокольня была с высоким и тонким шпилем, на ней даже устроили балкон для пожарного.
Церковь Николы на Песках стала последним приходским храмом композитора А.Н. Скрябина. В 1912 году он поселился напротив церкви в Большом Николопесковском переулке, 11. 14 апреля 1915 года Скрябин умер от случайного заражения крови. Отпевали его в Никольском храме — в тот день не только храм, но и весь переулок был забит народом, взволнованным трагической смертью композитора от случайного заражения крови и пришедшем отдать покойному последнюю дань.
В приходе церкви Николы на Песках несколько лет жила старшая дочь Пушкина, Мария Гартунг.
Церковь была закрыта в 1929. Президиум Моссовета постановил 4 марта 1932 г.: так как «участок земли, на котором находится церковь Николая, подлежит застройке под многоэтажный дом "Энергетик"... указанную церковь закрыть, а здание ее снести». Храм разрушили в 1933 г. и на его месте архитекторы А.М. Митлаевский и А.М. Покорный возвели дом. Конструктивисткий семиэтажный трёхподъездный кирпичный жилой дом находится по адресу Большой Николопесковский переулок, 6.
Переулок в основном застроен высокими доходными домами стиля модерн, выстроенными на рубеже XIX-XX веков. Проходя мимо них, можно все же увидеть небольшие одно-двух этажные особняки, например, особняк инженера-технолога Я. А. Полякова.
Особого внимания заслуживает ампирный особняк начала XIX века – самое старое здание в переулк е, по адресу Большой Николопесковский, дом 15, стр. 1. Здесь в 1830-х годах жил под надзором полиции декабрист Михаил Орлов.
Почти у самых небоскрёбов Нового Арбата находится здание театральной Школы-студии имени Б. В. Щукина (№ 12), построенное в начале 1930-х гг. архитектором Н. А. Кругловым. Под строительство был выделен участок земли в Большом Николопесковском переулке, было организовано РЖСКТ - рабочее жилищно-строительное кооперативное товарищество им. Вахтангова для постоянно действующей при театре Вахтангова театральной школы. Дом был построен в 1936-м году. Здесь были и отдельные квартиры, и коммуналки, и общежитие. В 1937-м школа переехала в это новое здание и отделилась от театра, в дальнейшем получив имя выдающего педагога Бориса Щукина.
С 1924 по 1992 г. Большой Николопесковский именовался улицей Вахтангова, названной в память артиста и режиссера, театр которого располагается как раз на пересечении переулка и улицы Арбат.
