Здание храма было возведено в последней четверти XIX века купцом Григорием Михайловичем Хлестовым и первоначально предназначалось для винокуренного завода. Архитектурно здание представляло собой типичный для Урала купеческий дом того времени. Впоследствии, по инициативе Г.М. Хлестова, здание было передано единоверческой общине Нижнего Тагила, которая адаптировала его под церковные нужды. В 1900 году состоялось освящение храма во имя святителя Николая Чудотворца. В ходе переоборудования были надстроены колокольня и алтарная часть, придавшие зданию черты русско-византийского архитектурного стиля.
В период советской власти, в 1930-х годах, храм был закрыт, а его здание использовалось для различных светских нужд: здесь располагались молодёжный клуб, производственный склад, а с 1953 года — сельский дом культуры посёлка Горбуново.
В 1996 году, после присоединения общины часовенных старообрядцев к Русской Православной Церкви на правах единоверия, здание храма было возвращено верующим. С этого времени в храме возобновились богослужения, проводимые по дореформенным богослужебным книгам, что соответствует традициям единоверия.
