Первое упоминание о храме в селе Новопышминском относится к 1752 году, когда существовавшая ранее деревянная часовня была перестроена в церковь во имя святителя Николая Чудотворца. Приход включал деревни Сергуловка, Казанская и Заимская. Деревянный храм просуществовал до начала XIX века, после чего началась подготовка к строительству каменного здания.
Строительство каменного храма началось в 1835 году по проекту, приписываемому архитектору Михаилу Павловичу Малахову. Здание было выполнено в стиле классицизма с элементами тосканского ордера. Главный престол освятили в 1842 году во имя святителя Николая Чудотворца, придел - во имя апостола Иоанна Богослова. Храмовая часть была дополнена четырехколонными портиками, а с запада к зданию примыкала трехъярусная колокольня.
В 1934 году колокольный звон был запрещен, а в 1937 году храм закрыли. Здание использовалось не по назначению в течение нескольких десятилетий. В 1991 году была организована православная община, начавшая восстановительные работы. Реставрация завершилась в 1998 году, и храм был возвращен верующим.
Архитектурные особенности здания включают каменную кладку, прямоугольные и арочные окна, профилированные тяги. Алтарная часть и трапезная украшены дощатой рустикой. Перед храмом сохранились трехарочные ворота с боковыми сторожками. Здание признано объектом культурного наследия регионального значения.
