Еще в 1712 году по заказу царевича Алексея недалеко от берега реки Фонтанки была заложена деревянная церковь, посвященная рождению дочери Петра I Анны. Церковь была освящена 3 февраля 1714 года, в день святых Симеона Богоприимца и Анны Пророчицы.
К концу 1720-х годов деревянная церковь обветшала, в связи с чем было принято решение о ее перестройке в камне. В 1728 году М. Г. Земцов составил проект новой трехпрестольной церкви, причем архитектор предложил поставить ее ближе к реке. Строительство началось в 1729 году. Уже через два года каменная церковь была вчерне закончена. Еще несколько лет продолжалась внутренняя и внешняя отделка здания. Торжественное освящение церкви в присутствии императрицы Анны Иоанновны состоялось 25 февраля 1734 года. Впрочем, работы после этого не прекратились. Лишь в конце 1734 года на колокольню был поставлен шпиль, а спустя еще четыре года здесь были установлены часы с боем.
Храм неоднократно реконструировался в XVIII—XIX веках, его первоначальное убранство утрачено. После закрытия храма в 1938 году в нем располагались различные учреждения. В 1951—1955 годах храм реставрировался. В настоящее время он передан Русской православной церкви.
В построении центрального объема храма можно усмотреть влияние московской архитектурной традиции начала XVIII века: вытянутый в поперечном направлении четверик завершается изогнутыми фронтонами-«полуглавиями» и венчается восьмигранным барабаном-«восьмериком» с куполом и изящным фонариком. С востока к главному объему храма примыкает алтарь, с запада — обширная трапезная. Шпиль колокольни реконструировался в XIX веке. В ходе масштабной реставрации 2010-х годов было восстановлено внутренне убранство храма по состоянию на середину XIX века.