Сооружение возведено в стиле зрелого классицизма и представляет собой оригинальный образец деревянного храмового зодчества того периода.
Архитектурная композиция храма воспроизводит характерный для украинской архитектуры конца XVII — XVIII веков трёхчастный план: крупный двусветный восьмерик с узкими диагональными гранями, к которому примыкают более узкие пятигранный алтарь и прямоугольный притвор. Все части венчают полусферические купола на низких глухих основаниях: восьмигранном над центральной частью и цилиндрических над алтарём и притвором. Над центральным объёмом возвышается более крупная глава на низкой круглой шее с пологой кровлей, завершённой яблоком с крестом. Невысокая двухъярусная колокольня состоит из двух четвериков: нижний служил папертью, верхний — звоном, увенчанным куполом.
Фасады храма украшены крупными портиками боковых входов с двумя парами широко расставленных колонн тосканского ордера и фронтонами. Антаблемент завершает здание на уровне верха портика, охватывая нижний ярус колокольни с фронтонами и пилястрами на углах. Окна храма (внизу прямоугольные, вверху квадратные, а у звона колокольни арочные) заключены в простые обрамления; входные проёмы отмечены сандриками.
Внутреннее пространство храма включает центральное помещение с купольным перекрытием на парусах над диагональными гранями; алтарь, притвор и ярусы колокольни имеют плоские потолки. Отделка стен простая, с карнизом у основания купола. Внутреннее убранство, включая иконостас с иконами, датируется XIX — первой половиной XX века. Иконы украшены рушниками, что соответствует украинской традиции. Согласно преданию, в начале XVIII века икона находилась в доме знатного товарища Стародубского полка Т. Дульского в Стародубе. Во время Северной войны, когда шведские войска находились в этих краях, икона начала источать слёзы. Дульский дал обет передать образ в новосозданную церковь, однако медлил с выполнением обещания. Лишь после того, как Богородица дважды явилась ему во сне, он 4 августа 1711 года передал икону в храм села Балыкино. В 1712 году икона исцелила слепую девушку, после чего была признана чудотворной. На серебряной вызолоченной ризе иконы имеется надпись: «1811 г. июня 24 д коштомъ графини Анны Ивановны Безбородковой переделана и вызолочена». Предыдущая риза была устроена в 1770 году войсковым товарищем В.Г. Юркевичем.
В 1937 году священник Никольской церкви Дмитрий Долгий был арестован и расстрелян, после чего храм был закрыт местными властями. Богослужения возобновились в годы оккупации Брянщины немецко-фашистскими войсками в 1941 году и с тех пор не прерывались.
