К середине XIX века вдоль Петербурго-Московского тракта в пределах современного Солнечногорска располагались несколько сёл и деревень, включая Солнечную Гору, Никольское-Хлопово и Спасское-Телешово. Жители этих населённых пунктов занимались ямским извозом, торговлей и ремёслами, связанными с обслуживанием дороги. В 1826 году началось строительство Екатерининского канала, что привело к увеличению населения Солнечной Горы за счёт притока рабочих, инженеров и военных. Развивались торговля и промышленность, появилась ткацкая фабрика. В 1851 году с открытием движения по Петербурго-Московской железной дороге и строительством станции Подсолнечная деревня Солнечная Гора превратилась в крупный населённый пункт. Однако в самой деревне не было собственного храма, и жители посещали церкви в окрестных сёлах, что создавало неудобства и подчёркивало необходимость строительства собственного храма в Солнечной Горе.
9 декабря 1873 года причт и прихожане храма села Никольское-Хлопово подали прошение митрополиту Иннокентию с просьбой разрешить строительство новой тёплой каменной церкви в деревне Солнечная Гора. Они обосновывали это тем, что их деревянная церковь, построенная в 1777 году, пришла в ветхость и требовала ремонта, а новое место было более удобным для прихожан. 6 мая 1874 года было получено разрешение на строительство, и после выбора места на южной окраине деревни и отчуждения земли 14 мая 1876 года была выдана храмозданная грамота. Строительные работы велись быстро и были завершены в ноябре 1879 года, когда храм был освящён во имя святителя Николая Чудотворца. Основными жертвователями на сооружение храма были купцы Цызарев, Фришман и мещанин Носков. Первым настоятелем Никольской церкви стал священник Василий Зимин.
Архитектурно храм представляет собой пример псевдорусского стиля. Кубический объём церкви увенчан пятью декоративными луковичными главами, установленными на невысокой кровле. С востока к нему примыкает полукруглый алтарь, а с запада — трапезная, несколько меньшая по ширине, чем сам храм. Перед западным входом в трапезную расположена шатровая колокольня, состоящая из двух восьмигранных ярусов на квадратном основании и увенчанная шатром с небольшой главкой. Стены основного объёма церкви украшены декоративными кокошниками над карнизом, а большие окна с полукруглым верхом обеспечивают естественное освещение интерьера.
В связи с увеличением населения Солнечной Горы в 1888 году был составлен проект расширения церкви, автором которого выступил архитектор Иван Алексеевич Мазурин. В 1889 году начались работы по расширению храма, проводившиеся при активном участии церковного старосты, купца Ивана Петровича Самохвалова. С севера и юга к храму и трапезной пристроили обширные помещения приделов. Левый северный придел был освящён во имя святого благоверного князя Александра Невского, а правый южный — в честь иконы Божией Матери «Троеручица». Строительные работы были завершены летом 1891 года, однако внутренняя отделка приделов продолжалась ещё несколько лет. Александро-Невский придел освятили только 30 июля 1895 года.
Новые пристройки также выполнены в псевдорусском стиле. Их архитектурный облик характеризуется элементами, присущими церковному зодчеству того времени. С западной стороны к приделам были пристроены красивые шатровые крыльца. В 1895 году была выстроена церковная сторожка, а в 1900 году церковный участок обнесён кирпичной оградой с железными решётками, отделившей двор церкви от кладбища.
Вокруг стен храма и к югу от него расположено Никольское кладбище, возникшее сразу после постройки храма в конце 1870-х годов. Здесь сохранился ряд захоронений конца XIX — начала XX века. Наиболее заметна металлическая шатровая часовня, богато декорированная в неорусском стиле, над местом упокоения Александра Ильича Глазунова (1829–1896), принадлежавшего к семейству известных в XIX веке книгоиздателей и книготорговцев Глазуновых.
