Строительство Ниольского собора Черноостровского монастыря было начато в 1812 году, но через 10 лет в фундаменте были обнаружены трещины, и собор был разобран до основания. Новый храм в стиле классицизма был заложен в 1825 году и завершен в 1843-ем. Главный придел освящен 26 августа 1843 г. Высота храма – 47 метров. Архитектор собора точно не установлен, но существует предположение об авторстве А. Л. Витберга, по проекту которого был построен знаменитый памятник победы над Наполеоном – Храм Христа Спасителя в Москве.
Никольский собор имеет три престола, расположенные один над другим: на первом этаже – Всех Святых (освящен в 1876 г.), на втором – св. Николая и на хорах – придел в честь Преображения Господня (освящен в 1849 г.). К собору примыкает паперть в виде галереи, в которой устроена лестница к нижней площадке монастыря, где находится вход в церковь Всех Святых. Купол опирается на четыре колонны с капителями коринфского ордера, середина храма образует обширную ротонду. Собор строился на деньги участников войны 1812 года.
Когда в 1920 году монастырь закрыли, Никольский собор оставался единственным действующим храмом на этой территории. В 1939 году в нем была открыта экспозиция музея 1812 года. Но после Великой Отечественной войны ее переместили в часовню, а в помещении собора устраивали то техникум, то шахматный клуб, то художественную школу, то хлебозавод. Постепенно монастырь приходил в полное запустение, но постройки его все же сохранились с 19-го века. В 1991 году началось восстановление монастыря. Сегодня Никольский собор полностью реконструирован.
