Первый храм в Николаевске был заложен в середине XIX века просвятителем Дальнего Востока Иннокентием (Вениаминовым). Впоследствии главный храм города именовался собором. Пятиглавый кафедральный собор во имя святителя Николая Чудотворца был построен за год и восемь месяцев и освящён архиепископом Камчатским и Якутским Иннокентием 27 июля 1858 года. Открытие его сопровождалось торжественным богослужением при большом стечении народа, приветственными речами владыки и губернатора П.В. Казакевича, салютом с батареи и кораблей, а также парадным прохождением частей гарнизона по главной улице города.
В 1906–1912 годах диаконом собора служил священномученик Филипп Распопов. В 1912 году соборный храм был разобран за ветхостью, и в 1913 году началось строительство нового здания из кирпича и дерева. В недостроенном строении в 1915 году начались богослужения, но с приходом советской власти 1–2 июня 1920 года храм был взорван.
Православный приход в Николаевске-на-Амуре был вновь образован в 1992 году. 13 октября 2001 года новый белокаменный одноглавый храм с пятигранной алтарной апсидой, трапезной и шатровой колокольней был освящён во имя святителя Николая Чудотворца. На 2010 год он оставался единственным каменным храмом на севере Хабаровского края. С 2011 года храм является центральным храмом Николаевского-на-Амуре викариатства.
Архитектурно храм представляет собой одноглавое здание с пятигранной алтарной апсидой, трапезной и шатровой колокольней. Фасады оформлены в светлых тонах, с использованием арочных проёмов и декоративных элементов, характерных для русского храмового зодчества. Внутреннее убранство соответствует канонам православной архитектуры, включая иконостас и алтарную часть.
В настоящее время храм святителя Николая Чудотворца функционирует как приходская церковь, обеспечивая духовное окормление местного населения. Регулярно проводятся богослужения, включая литургии, молебны и панихиды. Храм открыт для посещения прихожан и паломников.
