Возведение деревянного Благовещенского храма на месте теперешнего Николо-Пыжевского началось не раньше, чем в 1593 году. Прихожанами храма выступали стрельцы войска стольника Философова.
Стрелецкое войско Философова во времена правления Алексея Михайловича было направлено в Киев для служения в гарнизонах. На смену им пришли войска стрельцов под командованием Богдана Пыжова, от имени которых храм и несет свое теперешнее название. К тому промежутку времени (где-то в 1657 г.) относится возведение каменного храма Благовещения, существование которого не прекращается и по сей день. Пристройки к храму начали сооружать примерно в 1691 году. Первая из пристроек (пределов) была устроена в честь святого Николая Чудотворца стараниями Пыжевского войска, вторая - по воле киевских стрельцов Философова войска во славу преподобным Антонию и Феодосию Печерским. В 1858 году пристройка имени Антония и Феодосия Печерских была ликвидирована, но это никак не повлияло на празднование в честь Преподобных, которые проводились с прежней величавостью.
На протяжении будущих лет храм многократно продолжали достраивать и реконструировать. В 1812 году французы разорили храм. И лишь в 1848 году были учреждены работы по планомерной реконструкции храма, которые длились на протяжении свыше 40 лет. В течение всех этих лет староста И. А. Лямин выступал основным благодетелем и попечителем храма.
Во времена преследований в храме несли службу трое из прославленных нынче новомучеников и исповедников – настоятель храма с 1928 по 1934 преподобноисповедник Гавриил, священномученник Николай и мученица Татьяна.
Закрытие храма состоялось в 1934 году. Внутри произошли кардинальные перестройки: основную пристройку разобщили на 3 этажа, в трапезной учредили акустическую камеру. На территории храма поочередно были расположены: общежитие строителей, лаборатория наркомата среднего машиностроения, швейные мастерские «Росмонументискусство».
27.09. 1990 года Святейший Патриарх Алексий II утвердил указ, который возвращал храм Церкви. Протоиерей Александр Шаргунов был приставлен к храму в качестве его настоятеля. Первое богослужение было проведено 11.07.1991. Но в главной пристройке еще на протяжении полугода функционировали мастерские «Росмонументискусство».
В 1992-2003 гг. рукой иконописца И. В. Клименка были созданы иконостасы Благовещенского и Никольского приделов. В Никольской пристройке уцелели росписи художника А. Соколова, датируемые концом 19 века.
В 1993 году во имя священномученика Владимира Киевского и всех новомучеников и исповедников Российских с позволения Святейшего Патриарха Алексия II было проведено освящение третьего престола.
Чтимые святыни: крест-мощевик с частицами мощей 72 святых (в том числе св. Иоанна Предтечи, св. ап. Марка, св. ап. Луки), частицы мощей свт. Николая, св. равноап. Ольги, преподобных отцов Киево-Печерских, преподобных старцев Оптинских, преподобномучениц Великой Княгини Елизаветы и инокини Варвары, преподобноисповедников Сергия (Сребрянского) и Гавриила (Игошкина), священномученика Владимира, митрополита Киевского, святителя Луки (Войно-Ясенецкого), преподобного Силуана Афонского, блаженного Василия, Христа ради юродивого, преподобных Кукши и Ионы Одесских, преподобного Зосимы Владимирского, Виленских мучеников Антония, Иоанна и Евстафия, частица св. мощей (молочный зуб) одного из детей св. Царской Семьи. В храме постоянно пребывает мироточивый образ святого мученика страстотерпца Государя Николая II.