Церковь освящена во имя святителя Николая Мирликийского. Святитель Николай на Руси всегда глубоко почитался. Николая-Чудотворца первым, после Иисуса Христа и Богородицы, православные призывают в своих молитвах.
Там, где сейчас стоит Никольский храм, в XVII веке находилась Напрасная слобода. Такое название имеет двоякое толкование: либо из-за того, что здесь казнили преступников, либо потому, что здесь был «убогий дом» и погребали умерших «напрасною», то есть внезапной смертью. В этой слободе стояла Димитриевская деревянная церковь, построенная в 1613— 1614 годах. Прихожане Димитриевской церкви особо почитали чудотворный образ святителя Николая, написанный не позднее середины XVII века. Нужно сказать, что в Стрелецкой слободе, близ Воронежской крепости, была церковь, посвященная Николе. Во время пожара в 1703 году сгорели обе эти деревянные церкви: Никольская в Стрелецкой слободе и Димитриевская в Напрасной, но образ святителя Николая уцелел. После этого пожара в Напрасной слободе был возведен каменный Никольский храм, произошло это в 1712—1720 годах. По времени возведения это третья каменная церковь в Воронеже — после Алексеевско-Владимирской и Успенской. В новой церкви был освящен придел во имя святого Димитрия Солунского.
1830-е годы ознаменовались некоторыми обновлениями внутреннего облика храма. В 1830 году купец Алексей Мещеряков устроил в церкви придел в честь своего небесного покровителя, освященный 27 сентября 1831 года. В 1836 году купцы Ардалион и Африкан Ляпины соорудили на свои средства придел в честь Толгской иконы Божией Матери как обет исцеления от эпидемии холеры, бушевавшей в то время в Воронеже. В 1839 году те же купцы Ляпины за свой счет организовали обновление главного иконостаса. В 1864 году в Никольской церкви была переписана настенная живопись. В 1900 году во время ремонта в храме появилось паровое отопление.
В архитектурном плане здание Никольской церкви представляет особый интерес как памятник раннего барокко. Этот храм - один из немногих в Воронеже имел отдельно стоящую колокольню, не соединенную с трапезной. Звонница состояла из десяти колоколов, самый большой и звучный колокол весил 300 пудов (4,8 тонны).
Жизнь храма и паствы в большевистскую эпоху была, как и всех, нелегкой. В 1940 году Никольская церковь осталась единственной действующей в городе, но Центральный райисполком решил закрыть и этот храм. Прихожане не хотели смириться с этим, но в течение следующих трех лет попытки верующих отстоять храм терпели неудачу. За время оккупации Воронежа в годы войны в церкви были разбиты два яруса колокольни, сгорела кровля трапезной и покрытие купола. Но, к большой радости верующих, в мае 1943 года в церкви снова начались богослужения. Постепенно шло восстановление ее внешнего облика под руководством инженера Г. М. Курчина по проекту архитектора Б. Н. Зотова. Ко времени празднования тысячелетия крещения Руси Никольская церковь была заново расписана внутри, сохранилось немало икон и других предметов культа XIX — начала XX веков, часть которых перешла сюда из других закрытых воронежских храмов.
Сегодня настоятелем храма является отец Петр Петров, не ограничиваясь своими обязанностями в церкви, он стремится донести основы православной веры и морали до людей разных социальных групп.
Справа от храма возник отдельный придел во имя Толгской иконы Божьей Матери, в двухэтажном кирпичном здании разместилась крестильня, просвирня, классы воскресной школы, библиотека и лекционный зал православного братства.
