Доминирующим объектом Конюшенной площади стало здание церкви Спаса Нерукотворного образа, перестроенного архитектором В.П. Стасовым в 1824 году. До 1737 года церковь Конюшенного ведомства существовала в виде деревянной постройки. Затем при строительстве капитального здания конюшен зодчим Н.Ф. Гербелем храм перенесли в двухэтажное служебное помещение. При перестройке здания придворно-конюшенной части В.П. Стасов предложил разместить церковь на втором этаже над главными воротами. Предложение зодчего было принято после тщательного осмотра предполагаемого места размещения храма экспертной технической комиссией в составе архитекторов К. Росси и А. Модюи, заключивших, что «фундаменты и перекрытия вполне пригодны для сложных капитальных строительных работ и возведения новых стен».
Строительные работы по подготовке помещения для храма оказались довольно сложными. В соответствии с авторским проектом Стасова в стенах здания приходилось пробивать новые оконные и дверные проемы, некоторые стены сносились и заменялись новыми, вырубались сложные ниши для «фальшивых» полуциркульных окон, уничтожались старые пилястры на внутренних стенах храма.
Для укрепления стенных конструкций, колонн, сводов, куполов и лестниц зодчий широко использовал «железные связи весом 751 пуд». 2 мая 1822 года наружные строительные работы благополучно завершились и специалисты приступили к отделке внутренних церковных помещений.
В октябре 1824 года состоялась торжественная передача вновь отстроенного храма Конюшенного ведомства его церковному старосте Пьянкову по довольно подробной описи, данные которой представляются ныне весьма значительными для историков, краеведов и строителей сегодняшней эпохи.
После реконструкции храм Спаса Нерукотворного образа на Конюшенной площади торжественно освятили в 1823 году. Главными святынями в церкви являлись привезенные из Константинополя икона Нерукотворного Спаса и Знамения, а также шитая шелком и жемчугом плащаница.
Известный писатель и художник П.П. Свиньин опубликовал тогда свой восторженный отзыв об этом замечательном событии: «Храм сей удостоен по плану известного архитектора нашего В.П. Стасова и соединяет в себе огромность с строгою правильностию всех частей. Сия последняя доказывается не только приятностию для глаз, но тем верным повсюду отголоском пения и вообще служения, который дает несомненное оной свидетельство, который не может иначе существовать в зданиях, имеющих куполы…
Внутренность храма освещается 17 большими окнами, сверх того хоры верхними окнами особо, а алтарь одним, в котором вставлено желтое стекло, изливающее яркий свет наподобие солнечного сияния.
Широкая правильная колоннада составляет вход и как бы преддверие сего великолепного храма. Выйдя из сей первой части его, взор поражается богатством и красотою иконостаса, образующего полуциркульную выпуклость. И если изящество его резьбы привлекает прежде всего внимание зрителя, то серьезное и продолжительное удивление обратит на себя живопись иконостаса».
Из отчетов, связанных с отделочными работами внутри Конюшенной церкви, явствует, что к росписи храма Стасов привлек наиболее выдающихся представителей русской академической школы начала XIX столетия – живописцев А.Е. Егорова, А.И. Иванова, А.С. Безсонова и Ф.П. Брюлло. Упоминавшийся художник и писатель П.П. Свиньин вспоминал: «Ф.П. Брюлло расписана церковь кругом по фризу. Барельефы сии представляют, начиная от алтаря, моление Спасителя в Гефсимановском саду, другие дела и страдания Христа, семь таинств христианских и прочие священные предметы. Под каждым из них означены тексты евангелистов и апостолов, из коих заимствованы сии предметы».
Торги на лепные работы для церковного интерьера выиграл мастер Н.П. Заколупин, талантливо выполнивший заказ богатого лепного украшения храма.
Сооруженный храм завершался пологим куполом и круглыми звонницами. Стройный четырехколонный портик ионического ордера был установлен в глубокой лоджии, позже заложенной. На поверхности стен храма выделяются барельефы «Вход в Иерусалим» и «Несение креста», работы скульптора В.И. Демут-Малиновского – знаменитого мастера монументально-декоративной пластики позднего классицизма.
Образцом классицистического интерьера является зал храма. Его убранство по эскизам архитектора В.П. Стасова выполнили лепщик Н. Заколупин, живописцы Ф. Бранудков и Ф. Брюлло. В церковном зале установили прекрасный иконостас работы резчика-скульптора П. Крейтана. Образа для храма писали знаменитые художники-иконописцы С.А. Безсонов, А.Е. Егоров, А.И. Иванов.