Строительство храма было завершено в 1858 году. Инициаторами и основными благотворителями выступили потомственный почётный гражданин Игнатий Леонтьевич Калашников и его сын Лев Игнатьевич Калашников. Храм был возведён в стиле эклектики, характерном для культового строительства того периода. Основной объём здания представляет собой квадратный в плане двусветный объём с полуциркульной апсидой, соединённый широкой трапезной с трёхъярусной колокольней. Северный и южный фасады обработаны пилястрами, центральные части фасадов венчают стилизованные сдвоенные кокошники с треугольным фронтоном. Окна декорированы наличниками с двойными килевидными архивольтами. Пять двухъярусных глухих барабанов увенчаны небольшими луковичными главками. Колокольня состоит из двух квадратных в плане ярусов и третьего яруса со срезанными углами, увенчанного шатровым покрытием с главкой. Архитектурный декор храма соответствует типовым решениям культового строительства эпохи эклектики.
Внутри храма были устроены три престола: главный — в честь святителя Николая Чудотворца, приделы — в честь святого мученика Леонтия (освящён в 1860 году) и святого мученика Игнатия Богоносца (освящён в 1861 году). Приход при Николаевской церкви был образован одновременно с её строительством. Церковь была каменной, с таковой же колокольней, построенной на средства Игнатия Леонтьевича Калашникова. Земельных угодий при церкви не имелось; дома членов причта располагались на собственных усадьбах.
После революции храм был закрыт одним из первых в городе — в 1920-х годах. Здание было переоборудовано под молодёжный клуб. В 1930 году колокола церкви были сняты и переплавлены для нужд промышленности. В последующие годы в здании размещались швейная фабрика, красильный цех и склад. К моменту передачи здания православной общине в конце XX века, храм находился в неудовлетворительном состоянии.
