Здание двухэтажного Исидоровского храма, служившего до 1930-х годов для нужд эстонского прихода, возведено у Могилёвского моста. Инициатива создания собственной церкви для эстонского православного братства принадлежала настоятелю прихода Павлу Кульбушу. Проект храма представил в 1901 году архитектор Александр Артемьевич Полищук, который также был членом общества священномученика Исидора Юрьевского. По замыслу зодчего, каменная пятиглавая церковь должна была стать бесстолпной.

Первое пожертвование на создание храма сделал Иоанн Кронштадтский. Свой вклад внес и император Николай II. Благодаря средствам благотворителя Ивана Богданова и других меценатов, строительство удалось завершить в 1907 году.

В советское время в перепланированном здании находились мастерские живописно-оформительского комбината Художественного фонда СССР.

И верхний, и нижний храмы реставрировались с 1999 года. Барочный иконостас Исидоровского предела был восстановлен по дореволюционным образцам. Сейчас зеленоглавая церковь представляет собой единый ансамбль с прилегающим жилым зданием.