Храм Николая Чудотворца в Гаврилов-Яме был построен в 1798 году на средства прихожан на месте деревянного храма, известного с 1627 года. Первоначально это был небольшой каменный однопрестольный храм, выполненный в форме корабля. В приход храма входили деревни Романцево, Бели, Двухдворище, Гагаринская Слобода и Фёдоровское, общее число прихожан составляло 619 человек.
В XIX веке храм претерпел значительные изменения. В 1888 году был освящён придел во имя апостола Архипа и Всех Святых, а в 1890 году — придел в честь Успения Пресвятой Богородицы. Благодаря этим пристройкам храм приобрёл форму креста. Ремонтные работы и обновление храма неоднократно финансировались местными благотворителями, в том числе владельцем льнопрядильной мануфактуры Алексеем Локаловым.
В 1909 году завершился очередной ремонт храма, выполненный на средства церковного старосты В. Г. Лопатина. На отделку было потрачено 60 000 рублей, работы проводились московской мастерской «Наследники П. П. Пашкова». Обновлённый храм был освящён архиепископом Тихоном.
В 1936 году храм был закрыт и переоборудован под спортивный зал. Вскоре после закрытия группа жителей города, включая Марию Фёдоровну Данилову, выступила против этого решения. Данилова, впоследствии репрессированная и причисленная к новомученикам, стала символом сопротивления гонениям на Церковь.
В 1991 году храм был возвращён Русской Православной Церкви, после чего начались восстановительные работы. В 2000 году на Юбилейном Архиерейском Соборе Мария Гаврилов-Ямская (Данилова) была прославлена в лике новомучеников. В храме был устроен придел в её честь, где совершаются праздничные богослужения.
Архитектурно храм представляет собой кирпичное трёхпрестольное здание с колокольней. Главный престол освящён во имя святителя Николая, архиепископа Мир Ликийских, Чудотворца. Богослужения совершаются на церковнославянском языке.