Первый храм во имя святителя Николая Чудотворца был сооружён в 1803 году на территории Кисловодской крепости. Это была деревянная церковь, предназначенная для гарнизона и местных жителей. С увеличением населения и развитием курорта возникла необходимость в более просторном храме. В 1825–1827 годах по проекту архитекторов братьев Бернардацци была построена новая деревянная церковь, известная как «церковь Толмачёвой» в честь мецената — полковницы Толмачёвой, финансировавшей строительство.
К концу XIX века стало очевидно, что существующий храм не вмещает всех прихожан. В 1883 году было получено разрешение на строительство каменного собора в центре слободской площади. Строительство началось в том же году, и 22 октября 1888 года, в день Казанской иконы Божией Матери, новый храм был освящён. Архитектурный проект предусматривал трёхъярусную пятиглавую церковь в византийском стиле. В росписи стен участвовали известные художники того времени, включая братьев Васнецовых и Василия Поленова. В 1900 году рядом с собором была построена пятиярусная колокольня, завершившая архитектурный ансамбль.
В советский период, в рамках антирелигиозной политики, собор был закрыт и 1 сентября 1936 года разрушен. На его месте был разбит сквер и установлен памятник В. И. Ленину.
Возрождение собора началось в конце XX века. 28 марта 1991 года был воссоздан Свято-Никольский приход. 14 апреля того же года на месте разрушенного храма был установлен крест, символизирующий предстоящее восстановление. 12 сентября 1993 года состоялась закладка первого камня в основание нового собора. Проект был разработан группой архитекторов под руководством В. Б. Свинцицкого с использованием сохранившихся фотографий для максимального воссоздания облика прежнего храма.
Строительство продолжалось более десяти лет. В феврале 1999 года был установлен главный купол с крестом. Высота нового пятиглавого собора составила 54 метра, что сделало его самым высоким храмом в регионе. 22 мая 2008 года состоялось великое освящение собора, которое совершили митрополит Калужский и Боровский Климент и архиепископ Ставропольский и Владикавказский Феофан.
В архитектуре возрождённого собора сохранён трёхапсидный крестообразный план с пятью шлемовидными куполами. Фасады украшены декоративными элементами, характерными для византийского стиля. Внутреннее убранство включает росписи, выполненные коллективом иконописцев под руководством профессора Николая Вдовкина, и иконостас, расписанный местным художником Андреем Бухникашвили.
