Впервые упоминание о поселении Зима встречается в исторических документах 1743 года. Во второй половине XVIII века на слиянии рек Мура и Ока была возведена первая зиминская церковь. К концу XIX века на её месте был построен каменный Свято-Троицкий храм. С развитием железнодорожного сообщения и появлением станции Зима были возведены ещё два храма: в честь великомученика Феодора Тирона и Покрова Пресвятой Богородицы. Однако в советский период все эти храмы были закрыты и разрушены.
В 1927 году Зиминский городской совет выделил земельный участок на перекрёстке улиц Подаюрова и Володарского для строительства нового молитвенного дома. К 1929 году на этом месте было возведено деревянное здание площадью чуть более 100 квадратных метров. Первоначально оно принадлежало православной общине верующих, но впоследствии было передано обновленческой общине.
В 1938 году, в период усиления антирелигиозной политики, храм был закрыт, а его здание передано пионерской организации для использования в качестве клуба. Однако уже в 1945 году, после завершения Великой Отечественной войны, богослужения в храме были возобновлены, и он вновь стал центром духовной жизни города.
Архитектурно здание храма представляет собой скромное деревянное сооружение, характерное для культовых построек того периода. Небольшие размеры и простота внешнего облика обусловлены как экономическими условиями времени его строительства, так и стремлением сохранить религиозную жизнь в условиях ограничений, наложенных государством.
Несмотря на неброский внешний вид, храм сумел сохранить свою функцию на протяжении десятилетий, пережив периоды гонений на церковь и изменения в государственной политике. Его продолжительное существование в советский период объясняется именно скромностью архитектуры, что позволило ему оставаться менее заметным для властей.
В настоящее время храм святителя Николая Чудотворца продолжает действовать, являясь важным духовным центром для жителей города Зима и окрестностей. Он подчиняется Саянской епархии Русской Православной Церкви.