Согласно архивным данным, село Студенок упоминается в документах 1719 года.На карте Обоянского уезда 1771 года село обозначено как владение вдовы капитанши Надежды Давыдовой и юнкера С. Г. Переверзева с сыновьями.
Каменная церковь во имя святителя Николая Чудотворца была построена в 1836 году на средства прихожан. Здание имело колокольню, соединенную с основным объемом, и было оштукатурено снаружи и окрашено внутри. Крыша храма была покрыта железом. В клировой ведомости за 1917 год указано, что при храме служили священник и дьякон, а также имелась церковно-приходская школа, открытая в 1888 году. Приход включал также деревню Федчевка.
В 1929 году, в период антирелигиозной политики советской власти, храм был закрыт, а здание передано местному колхозу «Новый мир» для хозяйственных нужд. Согласно акту обследования от 7 сентября 1937 года, здание церкви к тому времени находилось в полуразрушенном состоянии из-за отсутствия ремонта на протяжении 40 лет. Впоследствии колокольня была разрушена, а само здание использовалось под склад и мельницу.
После длительного периода запустения, в начале XXI века начались попытки восстановления храма. Местные жители самостоятельно очистили здание от мусора, и в нем стали проводиться молебны по великим и двунадесятым праздникам, а также в день памяти святителя Николая Чудотворца. В 2024 году епископ Губкинский и Грайворонский Софроний посетил село Студенок и встретился с жителями, выразившими желание восстановить храм.
Архитектурно здание представляет собой типичный образец культовой постройки XIX века. Основной объем храма выполнен в виде четверика с примыкающей апсидой и трапезной. Фасады украшены элементами, характерными для русского классицизма, включая пилястры и арочные окна. Внутреннее пространство ранее было расписано фресками, фрагменты которых сохранились до настоящего времени.
