Никольская церковь построена в 1813-1820 годах архитектором А.Н. Воронихиным. Построена в честь победы России над Наполеоном, о чем говорила надпись на бронзовой доске, установленной в алтаре. Церковь выстроена в стиле классицизма. План здания крестообразный. К центральному, увенчанному куполом на низком барабане, кубическому объему примыкают с трех сторон дорические четырехколонные портики с треугольными фронтонами, а с запада — паперть с двухъярусной колокольней, завершенной небольшим куполом со шпилем. Вход в колокольню оформлен дорическим четырех-колонным портиком. Углы здания и барабан купола обработаны рустом. Над оконными проемами основного храма и апсиды устроены неглубокие ниши с барельефами, дверные проемы украшены сандриками. Сдержанная трактовка фасада еще более подчеркивала богатое устройство интерьера.
В интерьере обращает на себя внимание купол центрального объема. Алтарь перекрыт цилиндрическим кессонированным сводом. Судя по чертежам продольного разреза и сохранившимся фрагментам отделки, интерьер церкви производил внушительное впечатление. Помещение церкви имеет восьмигранную форму в плане. На стены опирается цилиндрический барабан купола. Переход от стен к барабану скрыт за большим карнизом верхнего антаблемента. Ниже, по стенам, расположены декоративные полуциркульные фронтоны, опирающиеся на второй антаблемент, который покоится на трехчётвертных колоннах и пилястрах ионического ордера. На полях стен, очерченных декоративными арками, размещались барельефы. В отделке применен искусственный мрамор. Конструкция церкви обычна для зданий Прикамья XVIII—XIX веков. Фундаменты бутовые, стены выложены из большемерного кирпича на известковом растворе. Сводчатые перекрытия стянуты железными связями. Железом проложены и кирпичные перемычки над окнами, антаблементы над колоннами и фронтоны портиков.
Есть предположение, что автором постройки является архитектор А.Н. Воронихин. Наиболее убедительные аргументы в пользу этого такие: церковь заложена в последние годы жизни Воронихина, когда он много сил отдавал делу увековечения народного подвига в войне против Наполеона, создание проекта храма Христа; монумента из пушек, отбитых у французов; золоченых досок для Казанского собора. В эти же годы зодчий создал проект другого храма, общая композиция которого напоминает Никольскую церковь. Интерьер усольской церкви повторяет разработку внутреннего пространства, сделанную Воронихиным при перестройке минерального кабинета Строгановского дворца в Петербурге. В собрании музея Академии художеств обнаружены чертежи, фасад и разрез, однокупольной церкви, очень похожей на Никольскую. Возможно, что найденные листы — один из вариантов Никольской церкви в Усолье.
После закрытия в 1929 году Никольская церковь использовалась под клуб и склад, затем здание стояло бесхозным. В настоящее время храм реставрируется, восстановлен его внешний облик, ведутся внутренние работы.
