Исследователи считают, что эта церковь существовала еще в XVI веке, но она сильно пострадала в Смутное время и долго стояла в руинах.
К тому времени храм уже перестроили в камне. А в 1812 году в церковь Афанасия и Кирилла привезли Смоленскую икону Божией Матери, и уже отсюда ее перенесли в Успенский собор Кремля.
Разоренный в 1812 году храм восстановили в 1817, а в 1836-1856 годах — перестроили. Еще одно обновление облика церкви Афанасия и Кирилла произошло в 1899 году.
В 1932 году храм закрыли, а здание использовали под склады, мелкие предприятия, общежития. В 1970-х в церкви планировали устроить концертный зал с органом, но проект так и остался на бумаге. А в 1991 году здание вернули РПЦ. Сейчас храм Афанасия и Кирилла действует.
...в 1972 году возле церкви рыли траншею и обнаружили большое захоронение черепов. Считается, что это головы казненных Иваном Грозным или головы московских стрельцов, казненных Петром I.
