В 1913 году Российская империя отмечала масштабный праздник — 300-летие правящей царской династии Романовых. Торжества продолжались весь год, коснулись они и Екатеринослава. Владельцы Брянского завода — первого металлургического гиганта Екатеринослава, также озаботились проблемой празднования. Нужно было представить что-то необычное, под стать масштабам предприятия. Решили соорудить внушительный собор во имя святого Николая Мирликийского, покровителя тогдашнего императора Николая II.
Проект Николаевского собора, который в народе получил устойчивое название «Брянская церковь», был разработан архитекторами Георгием Туровцем и Евстафием Константиновичем. Изначально собор планировали разместить в центре Екатеринослава — в Яковлевском сквере, сейчас на его месте находится театр Оперы и балета. Но потом владельцы решили «подвинуть» строительство поближе к заводу, хотя выполненный проект был рассчитан на другое окружение. Храм был заложен 21 февраля 1913 года, строился 28 месяцев и был освящен 17 мая 1915 года.
Собор стал одним из красивейших архитектурных сооружений города начала XX века. После его открытия со всего Екатеринослава съезжались люди, чтобы лицезреть эту необыкновенную красоту. Смешение разных стилей породило запоминающийся архитектурный образ. Формы здания выполнены в стиле барокко, декор в стиле неоклассицизм, а купола-маковки — дань православной традиции. На колокольне храма имелись башенные часы.
Сохранились сведения, что Туровец проектировал внешний вид храма, а Константинович — интерьер и иконостас. Уникальный иконостас длиной 18 и высотой 7 метров был так красив, что его изображение поместили в «Ежегоднике Императорского общества архитекторов и художников» за 1914 год Существует информация, что стены храма покрыл великолепной росписью украинский народный художник Иван Ижакевич. По размерам и великолепию эта церковь вполне конкурировала с главными храмами Екатеринослава — Преображенским, Успенским и Троицким.
Несмотря на свою красоту и экстраординарность, храм на фоне одно, двух, максимум — трехэтажных домов, заводских труб, и паровозных гудков западной окраины Екатеринослава выглядел все-таки диковинным строением, к тому же весьма дорогостоящим. Но руководство одного из крупнейших заводов Юга России не смогло не продемонстрировать перед императором престиж своего предприятия возведением «своей» церкви.
В феврале 1929 года Брянский собор был закрыт. Этому храму-памятнику суждено было перенести испытания безбожных времен и выстоять сохранившись до нашего времени. Историки продолжают удивляться, как же удалось сохраниться культовому сооружению во времена жестоких религиозных гонений. До войны в храме располагались и выставка металлургической продукции завода им. Петровского, и Дом пионеров, и даже детская спортивная школа. С 1941 года по 1961 год собор был вновь открыт для богослужения, но затем его снова передали городским властям. Здание пришло в упадок после чего его легче было снести, чем отреставрировать заново.
В 1979 году благодаря отдельным энтузиастам и многочисленным ходатайствам общественности собор сохранили, внеся его в реестр памятников архитектуры, охраняемых государством. После реставрации было принято решение преобразовать храм в Дом органной и камерной музыки. В том же году по проекту днепропетровского архитектора Л.Г. Попова начались реставрационные работы, продолжавшиеся до мая 1986 года Капитальный ремонт с внешней стороны преобразил храм, а с внутренней — полностью его исказил. В здании установили 12-тонный орган фирмы «W. Sauer» из Франкфурта-на-Одере, имеющий 30 регистров. В 1987 году в Доме органной и камерной музыки был дан первый концерт.
По вопросу передачи помещения церкви прошло 21 судебное заседание. В 2006 году представители органной фирмы посетили город. По их заключению, перенос инструмента на другое место оценивается в 163 тысячи евро.
В марте 2011 года здание органного зала перешло в собственность общины православной церкви, которая по условиям мирового соглашения, утверждённого Хозяйственным судом Днепропетровской области 26 августа 2010 года, обязуется обеспечивать беспрепятственное функционирование Дома органной и камерной музыки. По заверениям управляющего Днепропетровской епархией митрополита Иринея, орган останется нетронутым в верхней части храма до тех пор, пока в городе не будет построен органный дом музыки, куда его смогут перенести.
С 14 марта 2013 года совершаются регулярные богослужения в подвальном помещении храма.
