Приход храма святителя Николая в Толмачах известен с 1625 года. Современное здание трехпрестольного храма построено в 1834 году, по проекту архитектора Ф.М. Шестакова. Главный престол освящён во имя Духа Святаго Сошествие, боковые приделы — в честь святителя Николая Мирликийского и Покрова Божией Матери. В годы гонений приход храма был снят с юридической регистрации, храм закрыт для богослужений и передан в народное хозяйство в 1929 году. В 1992 году приход был возрожден и получил юридическую регистрацию. Здание храма осталось собственностью Государственной Третьяковской Галереи, храм получил статус домового храма-музея. 8 августа 1996 года Святейший Патриарх Алексий II совершил Великое освящение главного придела храма.