Никольская трапезная церковь не разгаданное еще до конца интереснейшее сооружение XVI века. Она была заложена почти одновременно с Успенским собором, осенью 1555 года и освящена в 1556 году, согласно надписи на холщовом интиминсе, существовавшем еще в начале текущего столетия.
Изначально, по-видимому, это была квадратная в плане одноглавая белокаменная церковка псковского типа с восьмискатной кровлей. Ее алтарная часть позднее была заново построена в кирпиче, и в современном виде ее можно датировать второй половиной XVII века, как и декоративную обработку оконного проема самого храма. Краткое описание церкви составленное Борисовым и Кикиным спустя всего каких-нибудь десять лет после ее окончания, гласит, «церковь Николы Чудотворца и трапеза теплая камена, а под нею 6 служб две стены трапезные и с церковью по 14 сажен и две стены о десять сажен у церкви лоб железом немецким побит у трапезы паперть камена длина на 6 сажен а поперег три сажени под папертью сытня камена»
Стены трапезной и церкви были сложены из тесаного белого камня, из такого же материала был построен четырехъярусный четверик колокольни. Характер сочетания объема колокольни, куда ведет крутая внутристенная лестница, и восточного щипца собственно храма доказывает, что она все же была построена несколько позднее церкви.
В церкви и в большой, освященной с трех сторон трапезной палате имелись фрески. В описи 1614 года встречаются упоминания образов, написанных «стенным письмом». Фресковая роспись XVI века, обнаруженная В.В. Чумаковым в 1957 голу в нише наружной стены Никольской церкви, доказывает, что роспись, как и в Успенском соборе, украшала не только интерьер.
