Барочная Свято-Никольская церковь — одна из самых «намоленных», по мнению прихожан, поскольку в течение своей трёхвековой истории закрывалась только на три года. При этом она выстояла в немецкую оккупацию и во время боёв за освобождение города. Возведение её деревянной предтечи имело важное государственное и политическое значение: страна нуждалась в пресечении Смуты и слухов о том, что царевич Дмитрий якобы уцелел. В этом храме было немало икон безвременно погибшего царевича, и здесь его постоянно поминали. Сама церковь была выстроена за казённый счёт по велению государя Михаила Фёдоровича, который пожаловал храму немало земель. Век деревянной церкви оказался слишком короток: уже в 1703 году её уничтожил пожар — подлинный бич всей тогдашней деревянной застройки. После взятия Петром I Азова корабельное строительство на реке Воронеж захирело, и город стали покидать иностранные специалисты. А в начале ХVIII века в город хлынул поток чиновников, военных и жителей отданных противнику азовских территорий. И все они нуждались в храмах. Это прекрасно понимал святитель Митрофан, повелевший заложить рядом с местом сгоревшего при пожаре Димитриевского храма новую каменную церковь, третью такого рода в Воронеже. За пять лет всем миром собрали деньги, подыскали опытных мастеров и к 1720 году завершили строительство. Новый храм освятили во имя святителя и чудотворца Николая, архиепископа Мир Ликийских.
В мае 1748 года церковь пережила сильный пожар, однако выстояла, хотя и лишилась большей части внутреннего убранства. Здание отремонтировали и добавили придел во имя великомученика Димитрия Солунского, а затем пристроили и колокольню. Спустя столетие (1831) в Воронеже разразилась масштабная эпидемия холеры, которая унесла в могилу каждого шестого жителя города. Прекратилась она довольно быстро, и причиной этого горожане сочли массовые молебны в Никольском храме об избавлении от моровой язвы. Они проходили перед иконой Божией Матери Толгская, после чего образ носили по всем городским улицам, и верующие по молитвам исцелялись. В честь этой иконы в Божием доме обустроили новый придел. При храме с 1881 года существовало церковноприходское попечительство, притом что причт был невелик: священник, дьякон и псаломщик. Известно, что накануне революции 1917 года в храме служил священник Фёдор Лукин. Члены причта проживали рядом с храмом, в домах, принадлежавших церкви. Несмотря на небольшой штат, причт Никольского храма немало сделал в годы Русско-японской и Первой мировой войн. Проводились особые молебны о ниспослании победы русскому оружию, а приходской попечительский совет собирал пожертвования для действующей армии и семей погибших и раненых, помогая родным воинов, которых немало ушло на фронт из полутысячного Никольского прихода.
При советской власти кафедра обновленческих «архиреев» Воронежа была устроена в Благовещенском соборе Митрофановского монастыря. Затем раскольники перебрались в Никольский храм, в то время как прихожане требовали возвращения храма в лоно истинной Церкви. В скором времени большевики разочаровались в обновленческом движении, и храм был закрыт, но ненадолго. Грянула Великая Отечественная война, и двери Никольской церкви, первой в числе воронежских храмов, снова распахнулись для верующих (1942). После освобождения Воронежа богослужения в храме возобновились, с мая 1943 года и по сей день они уже не прекращались.
