Инициатором строительства выступила потомственная почетная гражданка Иулита Исидоровна Токарева, пожертвовавшая на эти цели значительные средства. Проект храма разработал енисейский губернский архитектор Владимир Александрович Соколовский, а непосредственное руководство строительством осуществлял старший врач городской больницы Андрей Прейн. Строительство завершилось в 1907 году.
Архитектурно здание представляет собой одноэтажное сооружение с подвалом. Планировка включает квадратное помещение храма с прямоугольной алтарной апсидой и примыкающим с запада прямоугольным притвором. С северной стороны к храму примыкает квадратное помещение притвора-крыльца. Под алтарной частью расположен квадратный подвал. Объемная композиция состоит из храмового четверика с четырехскатной крышей, к которому примыкают пониженные объемы алтарной апсиды и притворов со скатными крышами. Главный вход расположен на западном фасаде. Перекрытия сводчатые: в храмовой части — крестовый свод, в алтарной апсиде и западном притворе — конхи. Северный притвор имеет плоское перекрытие по деревянным балкам. Фасады украшены лопатками с квадратными ширинками и полукруглыми колонками с «перехватами». Венчающий карниз состоит из тяги мелкообломного профиля и сухарикового пояса. Оконные проемы с лучковыми перемычками имеют колончатые наличники, завершенные спаренными полукруглыми кокошниками с «висячей гирькой». Входной портал оформлен трехцентровой аркой с сухариковым поясом.
В 1930-х годах, в период антирелигиозной политики советской власти, храм подвергся значительным изменениям. Были снесены световой восьмигранный барабан с главой храма и барабан с главкой алтаря. Разобраны треугольные щипцы западного и северного порталов. Здание перешло в ведение городской больницы №1 и использовалось для хозяйственных нужд: в нем размещались пищеблок, а нижняя часть использовалась как морг. В стенах были пробиты новые проемы, пространство внутри разделено на два этажа, сооружены пристройки, что значительно изменило первоначальный облик здания.
В 1960–1970-х годах здание было расширено несколькими пристройками, что еще более исказило его исторический вид. Реставрационные работы не проводились, и храм продолжал использоваться в медицинских целях. В 1995 году архитекторы А.Ф. Блохин, К.Ю. Шумов и О. Христюк-Грибанова разработали эскизный проект реставрации, однако его реализация не была осуществлена.
В 1990-х годах, после изменения государственной политики в отношении религии, начался процесс возвращения храмов Русской Православной Церкви. Однако, по состоянию на середину 2020-х годов, храм святителя Николая Чудотворца продолжает находиться в измененном состоянии, и его полная реставрация не завершена. Здание остается памятником архитектуры начала XX века, отражающим сложную историю взаимоотношений государства и церкви в России.
