Собор Николая Чудотворца был построен в 1870 году, по другим данным — в 1875 году, в русско-византийском стиле, и представляет собой яркий образец эпохи эклектики. Построен он был на средства верхнеуральского купца первой гильдии Николая Петровича Рытова, из-за этого в народе его часто называют Рытовским.
Храм был возведен по образцовому проекту, опубликованому в 1838 году в альбоме «Проекты церквей, сочинённые архитектором Его Императорского Величества профессором архитектуры Императорской Академии художеств Константином Тоном» вышедшим в Санкт-Петербурге. Константину Тону принесли известность такие архитектурные шедевры Москвы, как храм Христа Спасителя, Кремлёвский дворец, Оружейная палата, Малый театр.
В альбоме «Проекты церквей», наряду с изображениями выстроенных сооружений, были представлены и «образцовые проекты» храмов. Указом от 1841 года они были рекомендованы в качестве образца «подлинно национальной архитектуры». Официально одобренные Синодом, альбомы чертежей подобных храмов были растиражированы для применения по всей Российской Империи и стали основным источником при проектировании культовых сооружений.
В полном соответствии с указами Священного Синода от 1817 года для сёл и 1841 года для городов, предписывающими «заводить церкви не иначе как на площадях, а не посреди обывательских кварталов и жилищ», храм расположен на большой площади, на которой некогда размещался казачий плац. Вряд ли подобные указы преследовали эстетические цели — скорее, они издавались с целью защитить преимущественно деревянную застройку от пожара. Но в данном случае это способствовало и лучшему восприятию храма. Судя по макетам храма, имеющимся в Верхнеуральском городском краеведческом музее, первоначально колокольня храма имела шатровое завершение, впоследствии заменённое на купольное
В 1885 году церковь во имя Николы Чудотворца освящена епископом Оренбургским и Уральским Вениамином Смирновым. В 1891 году в храме Святого Николая на утреннем молебне присутствовал цесаревич Николай Александрович.
В 1930-е годы церковь была закрыта и использовалась под зерновой склад, вторично открыта в 1942 году. Ныне действует только Никольский храм. Храм является высотной доминантой исторической части города, представляет собой яркий образец эпохи эклектики, в её архитектуре древнерусские традиции соседствуют с мотивами классицизма.
