Деревянный храм во имя святителя Николая Чудотворца в селе Чернозерье был возведен в 1771 году на средства ротмистра Александра Сергеевича Плещеева. Первоначально церковь располагалась на кладбище за рекой и имела два придела: во имя иконы Божией Матери «Всех скорбящих Радость» и великомученика Пантелеимона. В 1893 году храм был перенесен в село, подвергся реконструкции и был заново освящен.
В 1929 году здание церкви временно использовалось под зернохранилище, в 1932 году богослужения возобновились, но к 1937 году храм был окончательно закрыт. В советский период с сооружения были сняты купол и колокольня, а само здание использовалось как магазин и склад. В 2000 году храм был возвращен Русской Православной Церкви, после чего в нем возобновились богослужения.
Архитектурный облик храма характерен для деревянного зодчества XVIII века. Первоначальная композиция включала основной объем с приделами, завершавшийся купольной ротондой. После переноса в село храм приобрел черты, характерные для церковной архитектуры конца XIX века. В ходе реконструкции 1893 года были изменены пропорции здания и элементы декора.
Исторические документы свидетельствуют, что храм являлся центром духовной жизни села и окрестных деревень. В клировых ведомостях XIX века отмечается регулярное совершение богослужений и соблюдение церковного устава. Приход содержался за счет пожертвований местных жителей и доходов от церковной земли.
В период гонений на Церковь храм лишился значительной части утвари и икон. Сохранившиеся предметы церковного обихода датируются концом XIX - началом XX веков. Особенностью храма являлся резной деревянный иконостас, выполненный местными мастерами в традициях пензенской школы церковной резьбы.