Церковь впервые упомянута в источниках второй половины XVI века, «В Муроме на посаде за городом государя и царя и великого князя двор против Николы Мокрого». Строительство церкви во имя святого Николая Чудотворца, еще деревянной, предание приписывает Ивану Грозному, который побывал в Муроме накануне похода на Казань. В XVI веке храм имел два придела, мученика Феодора Стратилата и святых Косьмы и Дамиана. Рядом стояла деревянная церковь преподобных Зосимы и Савватия Соловецких. Упоминание о Николо-Набережной церкви содержится и в Писцовой книге города Мурома 1636-1837 годов, где церкви названы «строением государевым». В 1700 году началось строительство каменного Никольского храма. Его возводил московский священник Дмитрий Христофоров в память о своём отце, священнике Никольской церкви протоиерее Христофоре. В 1707 году была получена благословенная грамота на строительство и в 1714 году в новопостроенной церкви уже установлен иконостас. В 1717 году для храма Николы Набережного знаменитый муромский иконописец Александр Казанцев исполнил изображения двенадцати сивилл, пророчиц, якобы предсказавших рождение Иисуса Христа. В 1717 году храм был освящён. В 1803 году к храму была пристроена трапезная с приделом Сошествия Святого Духа. В 1847 году появился новый придел в честь священномученика Власия, покровителя животных, так как в числе храмоздателей были купцы Суздальцевы-Ушаковы, занимавшиеся торговлей скотом. Церковь была закрыта в 1940 году. В 1950—1960-х годах в храме размещалась птицефабрика. В конце 1960-х годов Николо-Набережную церковь передали городскому музею, который предполагал создать в ней экспозицию, посвященную реке Оке и выставку деревянной скульптуры, на тот период вся коллекция хранилась в храме. В последующие годы храм пустовал. В 1991 году церковь была передана Владимиро-Суздальской епархии Русской православной церкви для возобновления в ней богослужебной жизни. 9 июля 1993 года в храм были перенесены мощи св. праведной Иулиании Лазаревской, ставшие главной святыней храма. До революции в церкви находилась икона XIV века почитаемая в городе чудотворной, образ Николая-чудотворца. Теперь он принадлежит Муромскому музею.
Никольский храм представляет собой пример местной интерпретации «московского барокко». Это направление отразилось прежде всего в декоре храма, тогда как сам тип пятиглавой постройки вполне традиционен. Необычно лишь завершение колокольни, не шатровое, а купольное, с круглыми окнами. За всё время своего существования храм не подвергался перестройкам из-за бедности прихода. Резной иконостас церкви сохранялся в первозданном виде вплоть до 1960-х годов. Церковь Николая Чудотворца поставлена в соответствии с древней традицией строить Никольские храмы у воды, поскольку святой Николай Чудотворец почитался в народе как спаситель утопающих, покровитель плавающих и путешествующих. В период весеннего паводка, когда воды разлившейся Оки подступают к самому холму, на котором стоит храм, муромляне говорят, «У Николы ноги мокрые».
