Интересно, что когда архитектор Василий Баженов начал строить грандиозную императорскую резиденцию для Екатерины II, он оставил в неприкосновенности стоящий на застраиваемой территории храм иконы Божией Матери "Живоносный источник". И церковь стала самой ранней из всех архитектурных памятников на территории музея-заповедника "Царицыно". Она была построена на месте старой (частично каменной с деревянным верхом) в 1759-1765 годах князем Матвеем Дмитриевичем Кантемиром. Новый храм в стиле елизаветинского барокко возвели из кирпича, а цоколь и декор - из белого камня. Архитектор храма неизвестен. Возможно, при строительстве храма частично были использованы стены старого. С западной стороны к храму примыкает невысокая двухъярусная колокольня.
Храм стал княжеской усыпальницей в 1771 году - в нём погребли князя М.Д. Кантемира, а позднее и его супругу А.Я. Кантемир. В 1775 году для возведения Царицынского дворца Екатерина II выкупила у Кантемиров их имение. При строительстве императорской резиденции придворный архитектор Василий Баженов включил храм в новый ансамбль. Частично храм перестраивался в 1883-1885 годах под руководством архитектора Петра Лавина. Колокольня стала четырёхъярусной, на ней установили шесть колоколов.
Крестообразная в плане церковь увенчана широким восьмериком с куполом и маленьким барабаном. Сдвоенные пилястры, волюты, оконные наличники акцентированы окраской в белый цвет. Имеются два придела: северный - великомученика Димитрия Солунского, и южный - Казанской иконы Божией Матери.
Внутри храм украшен очень пышно с элементами декора рококо.
Храм был передан верующим в 1990 году, полностью отреставрирован и теперь достойно дополняет и оттеняет усадебный ансамбль "Царицыно".