История храма неразрывно связана с Никольским начальным училищем, основанным 7 мая 1864 года Тимофеем Саввичем Морозовым. Первоначально училище располагалось в деревянном здании, однако с ростом числа учащихся возникла необходимость в более просторном помещении. В 1890 году было завершено строительство нового трёхэтажного кирпичного здания по проекту архитектора Александра Степановича Каминского. В 1897 году, в связи с увеличением количества учеников, был надстроен четвёртый этаж.
В 1902 году, по инициативе Марии Фёдоровны Морозовой, вдовы Тимофея Саввича, в здании училища была устроена домовая церковь во имя святителя Николая Чудотворца. В 1907–1908 годах к основному зданию был пристроен алтарь, что позволило полноценно проводить богослужения. Освящение храма состоялось 16 ноября 1908 года, первым ктитором был назначен Тимофей Денисович Ануфриев.
Архитектурно здание училища и храма представляет собой образец кирпичного стиля конца XIX – начала XX века. Фасады украшены декоративными элементами, характерными для того периода. Внутреннее убранство храма включало иконостас и другие элементы церковного интерьера, соответствующие канонам православной традиции.
После революции 1917 года и установления советской власти храм, как и многие религиозные учреждения, был закрыт. Здание продолжало использоваться в образовательных целях: в нём разместилась средняя школа № 3. Помещение бывшего храма было переоборудовано под спортивный зал. В последующие годы здание находилось в состоянии консервации.
