Первые упоминания о храме во имя святителя Николая Чудотворца в погосте Старые Котлицы встречаются в писцовых книгах 1629-1630 годов. В этот период здесь значилась деревянная церковь с главным престолом в честь Николая Чудотворца и приделом Покрова Пресвятой Богородицы. Рядом находилось место, где ранее стояла церковь во имя Архангела Михаила. При храме состояли три священника, пономарь и просвирница, а на церковной земле располагались три бобыльских двора.
В окладных книгах 1676 года отмечено, что при Никольской церкви находились дворы священнослужителей - попа Стефана, попов Бориса и Каллистрата, а также дьячков. Приход включал несколько окрестных деревень с крестьянскими и помещичьими дворами. Надпись на колоколе 1690 года свидетельствует о существовании в этот период храма с двойным посвящением - Казанской иконы Божией Матери и Николая Чудотворца.
В конце XVIII века деревянный храм был перестроен заново и просуществовал до 1867 года. В этом году началось строительство каменного храма: сначала были возведены трапезная часть и колокольня, а главный храм завершен и освящен в 1879 году. В новом каменном храме устроили три престола: центральный - во имя Николая Чудотворца, в трапезной - Казанской иконы Божией Матери и Архангела Михаила.
Приход храма в конце XIX века включал село Старые Котлицы и 11 окрестных деревень, насчитывая более 700 дворов. При церкви действовала церковно-приходская школа. В 1940 году храм был закрыт, но впоследствии возвращен верующим. Архитектурный стиль здания сочетает элементы эклектики и русско-византийского стиля.
