История этого образа известна подробно и начинается она не с иконы, а с человека. В 1878 году в Тульской губернии жил отставной солдат, пропивший всё, что имел, и дошедший до нищеты. От вина у него отнялись ноги, но пить он не перестал. Однажды во сне к нему пришёл старец и приказал: ступай в Серпухов, в монастырь Владычицы, найди там образ Богородицы «Неупиваемая Чаша» и отслужи перед ним молебен.

Денег не было, ноги не держали, и он не пошёл. Тогда старец явился во второй раз и в третий, уже грозно. Крестьянин отправился в путь на четвереньках. По дороге его приютила старушка, растёрла ему больные ноги и оставила ночевать, а наутро ему стало легче; опираясь сперва на две палки, потом на одну, он добрался до Серпухова.

В обители просьба паломника поставила сестёр в тупик: иконы под таким названием там не знали. Искали не один день — оказалось, что небольшая доска висит в переходе из храма в ризницу, а нужная надпись сделана с оборота. Выяснилось и другое: в лике преподобного Варлаама Серпуховского, ученика святителя Алексия, гость узнал того самого старца из сна. Обратно он ушёл на своих ногах и без прежнего пристрастия. Молва об этом пошла по стране, и к образу потянулись пьющие люди вместе с роднёй.

По иконографии это «Оранта»: Богородица изображена с воздетыми руками, а перед Нею, в чаше, стоит Богомладенец. Чаша здесь — Чаша Причащения, неистощимый источник духовной радости и утешения; «неупиваемая» и значит неисчерпаемая, сколько ни черпай.

Первоначальный образ оставался в обители Владычицы вплоть до её закрытия в 1919 году, затем перешёл в собор Николы Белого, и дальше след его теряется. Новые списки появились в девяностые: сперва, в 1993 году, в серпуховском Высоцком монастыре, а спустя два года — в возрождённой Владычней обители. Оба повторяют пропорции и академическую манеру подлинника.

Точный день явления образа неизвестен. В XIX веке празднование совершали вместе с иконой «Знамение», близкой по иконографии. В конце XX века его приурочили ко дню преставления преподобного Варлаама Серпуховского, через чьё предстательство образ и был явлен, а в 1997 году по благословению Святейшего Патриарха Алексия II установили общецерковное празднование. Ныне оно совершается 18 мая.