Im 17. Jahrhundert gab es in Kasimow ein männliches Nikolauskloster. In den Katasterbüchern von Peter Vojeikov aus dem Jahr 1627 wird bereits die hölzerne Kirche des heiligen Nikolaus in diesem Kloster erwähnt. Im Jahr 1705 baute der Stadteinwohner Jakov Petrov Jatzkov mit dem Segen des Metropoliten Stefan Jaworski eine steinerne Kirche mit einer Kapelle des heiligen Johannes des Kriegers. An die Kirche wurde ein steinerner Glockenturm mit vier Glocken von 1 bis 5 Pud Gewicht angebaut. Im Jahr 1778 wurde das Kloster aufgelöst, und der verbleibende Tempel wurde einer Invalidenmannschaft aus 60 Höfen zugeordnet.

Die Einwohner wollten das Kloster nicht vergessen, und mit Genehmigung der Diözesanbehörde fand am 9. Mai ein Kreuzweg von der Kathedrale zur Nikolauskirche statt. Bis 1832 gab es in der Kirche eine Kapelle zu Ehren des heiligen Dimitri von Rostow, die zwar aufgelöst wurde, aber 1851 wiederhergestellt und ebenfalls dem heiligen Mitrophan von Woronesch geweiht wurde. Im Jahr 1867 wurde die Speisehalle erweitert und ein neuer Glockenturm gebaut. Die Nikolauskirche in Kasimow galt immer als die älteste. In einem historischen Dokument wurde vermerkt, dass die Kirche „dunkel war, da sie wenig Licht hat, aber sich durch Pracht auszeichnet“.

Besonderen Respekt unter den Gläubigen genoss das Ikone des heiligen Nikolaus, auf der der Heilige in bischöflicher Kleidung mit einem Schwert in der rechten Hand und einem Tempel in der linken abgebildet ist.

Östlich der Kirche befand sich eine steinerne Kapelle, in der Peter Semenov beigesetzt wurde, der 8 Jahre als Mönch in der Sarower Wüste bei Pater Seraphim von Sarow verbracht hatte. Er starb im Alter von 124 Jahren und wurde mit Ehren beigesetzt.

Im Jahr 1922 wurden aus der Kirche Werte entnommen, um den hungernden Wolga-Region zu helfen, wozu ein Akt erstellt wurde. Die Kirche wurde 1941 geschlossen, aber zwei Jahre später wieder eröffnet und blieb fortan geöffnet. Von 1944 bis 2002 diente der Tempel faktisch als Kathedrale.

Derzeit ist die rechte Kapelle den heiligen Dimitri von Rostow und Mitrophan von Woronesch gewidmet, während die linke dem Märtyrer Johannes dem Krieger gewidmet ist.