Ursprünglich stand an diesem Ort in der Strelzker Siedlung eine hölzerne Kazan-Kirche mit einem Altar, die am 31. August 1651 geweiht wurde. Nicht vor 1708 wurde an der Ostseite der Kazan-Kirche die Nikolauskirche angebaut, und sie wurde zu einer zweialtarigen Kirche. 1768 wurden eine steinerne einstöckige Kirche und ein Wachhaus errichtet. Nach dem Bau des Gouverneursgebäudes erhielt die Nikolauskirche den Namen Palastkirche. In den Jahren 1792-1796 wurde die baufällige Kazan-Kirche durch eine steinerne warme Kirche ersetzt, die am 9. Mai 1796 geweiht wurde.

Die Architektur der Kirche vereinte Elemente des russischen Stils, wie Zakomaren, Kokoshniki, Zeltdächer und Zwiebelkuppeln, sowie Formen des russischen Barocks. Dies verlieh ihr ein originelles Aussehen, jedoch ohne übermäßige Buntheit, mit strenger Harmonie, Schönheit und Festigkeit. Der Autor des Projekts blieb unbekannt. In den Jahren 1796-1801 wurde die kalte Nikolauskirche neu erbaut, die am 25. August 1801 geweiht wurde. Beide Teile, die warme und die kalte, existierten als separate Tempel ohne verbindenden Eingang. Der westliche Teil, der der Kazan-Ikone der Gottesmutter gewidmet war, und der östliche Teil, der dem heiligen Nikolaus von Myra gewidmet war. Dies erklärt die Existenz zweier Namen für die Kirche. Am 23. August 1836 hörte Nikolaus I. während seines Besuchs in Simbirsk hier die Göttliche Liturgie. Am 19. August 1864 wurde die Kirche stark durch ein Feuer beschädigt und 1866 wiederhergestellt. In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde sie mehrfach renoviert und restauriert, galt jedoch immer als die schönste in der Stadt. 1870 wurde hier W.I. Uljanow (Lenin) getauft. Am 9. Mai 1875 wurde an der Kirche die Bruderschaft des heiligen Nikolaus des Wundertäters gegründet, die die Verschönerung des Tempels fördern und bedürftigen Schülern der Bildungseinrichtungen der Stadt helfen sollte. Die Bruderschaft übernahm die Patenschaft für die Schüler der neu eröffneten Militärschule. Nach dem Bau der Hauskirche in der Militärschule im Jahr 1879 wurde die Bruderschaft dieser Kirche zugeordnet. Im Jahr 1882 nahm die Kirche eine Fläche von 158 Quadrat-Quellen ein, und ihre Gemeinde zählte bis 1916 1378 Personen. Die Kirche gehörte zu den geschützten architektonischen Denkmälern Uljanowsks.

Im April 1930 war die Kirche noch aktiv und gehörte zur Erneuerungsbewegung. Im Juni 1930 wurden die Glocken mit einem Gesamtgewicht von 237 Pud 20 Pfund abgenommen und beschlagnahmt. Auf dem Glockenturm befanden sich 9 Glocken, von denen die größte 138 Pud wog. Die Kirche wurde 1931 geschlossen.