За свою почти 300-летнюю историю храм Всех Святых в районе Сокол повидал грузинских царей и французских солдат, успел побывать складом и самым большим приходом в Москве.
История храма прослеживается с XIV века, когда, как указывают некоторые источники, на этих землях в селе Святые Отцы на речке Ходынке находился монастырь. В Смутное время село было полностью разорено. Во второй половине XVII века оно стало вотчиной боярина Милославского, по его инициативе в 1683 году была построена небольшая каменная церковь Всех Святых, по имени которой село получило название Всехсвятского. В 1695 году оно перешло сыну грузинского царя Арчила II — Александру Арчиловичу, а с 1711 года — его сестре царевне Дарье Арчиловне (во владении грузинского царского дома Всехсвятское оставалось до 1852 года, подробнее читайте в статье «Всехсвятское: уголок Грузии в Москве»).
При Дарье Арчиловне строилась нынешняя церковь во имя Всех Святых с приделами иконы Божией Матери «Всех скорбящих Радости» и св. Симеона и Анны. Осенью 1733 года были освящены приделы, в сентябре 1736 года — главный престол.
В 1812 году внутри храма наполеоновскими солдатами была устроена конюшня, но уже на следующий год начались работы по восстановлению. Основной престол был освящён в 1813 году, а приделы — в 1815-м. Ко второй половине XIX века село сильно увеличилось, встала необходимость в расширении церкви. Проект перестройки разработал академик архитектуры Александр Петрович Попов. В 1886 году был полностью перестроен свод основного объёма — он стал выше на 4 метра, а также была расширена трапезная. Во второй раз она была увеличена в 1902 году по проекту архитектора Николая Благовещенского.
В 1939 году храм был закрыт, в нём разместился склад, а пятиярусный иконостас публично сожгли во дворе. Сразу после войны местные жители добились разрешения на открытие храма, и уже к Пасхе 1946 года он был вновь освящён. В 1970-х годах здесь был самый большой приход в Москве, поскольку на севере и северо-западе столицы в это время почти не было других действующих храмов. В 1992 году он получил статус патриаршего подворья.
Здание церкви занимает важное место в развитии московской культовой архитектуры барокко, колокольня выдержана в традициях московского зодчества первой трети XVIII века. В здании использована традиционная композиция построения объёмов храма, трапезной и колокольни по продольной оси. Колокольня имеет наклон около 5 градусов, за что её называют одной из «пизанских башен» Москвы.
В интерьере церкви сохранились росписи 1884 года и конца 1940-х. Самая большая композиция — «Собор Всех Святых» — расположена над главным иконостасом. Она была выполнена в конце 1940-х годов в васнецовском стиле. Среди прочих здесь изображены святые, почитаемые в Грузии: Нина, Тамара и Дарья.
При церкви есть (а вернее, было) кладбище, известное с XVIII века. Здесь хоронили представителей грузинских княжеских родов, среди которых известный писатель Сулхан-Саба Орбелиани. В 1982 году кладбище уничтожили. До наших дней сохранились лишь некоторые надгробные плиты и единственное белокаменное надгробие конца XVIII века, поставленное над могилой Ивана Александровича Багратиона, отца знаменитого полководца. В 1987-1998 годах около кладбища был устроен мемориал «Примирение народов».