Nel 1514 il Gran Duca di tutte le RussieBasilio III decise di far costruire undici nuove chiese a Mosca. La chiesa di San Vladimiro ai Giardini Vecchi nacque da un progetto dell'architetto Aloisio il Nuovo, già famoso per la Cattedrale dell'Arcangelo Michele, e venne ultimata nel 1516. Fu costruita sulle rovine di una chiesa consacrata anch'essa al principe Vladimir I di Kiev e facente parte della residenza estiva del Gran Duca Basilio I.
Nella seconda metà del XVII secolo l'edificio, pesantemente danneggiato dall'usura del tempo, fu oggetto di una radicale ristrutturazione. I lavori, svoltisi tra il 1677 ed il 1680, alterarono in maniera significativa la struttura originaria. Ulteriori interventi furono intrapresi in seguito ad un incendio verificatosi nel 1737 e, soprattutto, in seguito al noto incendio di Mosca del 1812. Chiusa nel 1933 dai sovietici, la chiesa di San Vladimiro ai Giardini Vecchi iniziò ad essere smantellata, rischiando anche la demolizione. Nel 1990, dopo il completamento dei restauri, fu restituita alla Chiesa ortodossa russa e l'anno seguente tornò ad ospitare la divina liturgia.