Die Nikolauskirche wurde in der Zeit von 1813 bis 1820 von dem Architekten A.N. Voronichin zu Ehren des Sieges Russlands über Napoleon errichtet, was durch die Inschrift auf einer bronzenen Tafel im Altar bestätigt wird. Das Gebäude ist im klassischen Stil ausgeführt und hat einen kreuzförmigen Grundriss. Der zentrale Teil, gekrönt von einer Kuppel auf einem niedrigen Tambour, wird von drei Seiten von dorischen Portiken mit vier Säulen und dreieckigen Giebeln umgeben. Auf der Westseite befindet sich eine Vorhalle mit einem zweigeschossigen Glockenturm, der mit einer Kuppel und einem Spitzdach abgeschlossen ist. Der Eingang zum Glockenturm ist mit einem dorischen Portikus gestaltet. Die Ecken des Gebäudes und der Tambour der Kuppel sind mit Rustika verziert. Über den Fenstern des Haupttempels und der Apsis befinden sich flache Nischen mit Reliefs, und die Türöffnungen sind mit Sandriken dekoriert. Die zurückhaltende Fassade betont den reichen Innenraum.

Im Inneren zieht die Kuppel des zentralen Teils die Aufmerksamkeit auf sich. Der Altar ist mit einer zylindrischen, kassettierte Gewölbe überdeckt. Anhand der erhaltenen Zeichnungen und Fragmente der Ausstattung ist zu erkennen, dass das Interieur Eindruck machte. Der Raum der Kirche hat eine achteckige Form, auf den Wänden ruht der zylindrische Tambour der Kuppel. Der Übergang von den Wänden zum Tambour ist durch ein Gesims des oberen Entablatures verborgen. Unten an den Wänden befinden sich dekorative halbrunde Giebel, die auf einem zweiten Entablature ruhen, das von Säulen und Pilastern der ionischen Ordnung gestützt wird. An den von Bögen umrahmten Wänden sind Reliefs angebracht. Bei der Ausstattung wurde Kunstmarmor verwendet. Die Konstruktion der Kirche ist typisch für die Gebäude des Uralgebiets im 18. und 19. Jahrhundert: Bruchsteinfundamente, Wände aus Übermaßziegeln auf Kalkmörtel, gewölbte Decken mit Eisenverbindungen, Eisenbalken über den Fenstern, Entablaturen und Giebel der Portiken.

Es wird vermutet, dass der Architekt A.N. Voronichin war. Dies wird dadurch bestätigt, dass die Kirche in den letzten Jahren seines Lebens gegründet wurde, als er aktiv an Projekten arbeitete, die mit der Verewigung des Sieges über Napoleon verbunden waren. In diesen Jahren entwarf er ein Projekt für einen anderen Tempel, der der Nikolauskirche ähnlich ist. Das Innere der Usolje-Kirche erinnert an ein Projekt, das Voronichin für den Stroganov-Palast in St. Petersburg entworfen hat. Im Museum der Akademie der Künste wurden Zeichnungen einer Kirche gefunden, die der Nikolauskirche ähnlich ist, möglicherweise handelt es sich um eine ihrer Varianten.

Nach der Schließung im Jahr 1929 wurde die Kirche als Klub und Lager genutzt, danach blieb das Gebäude ohne Besitzer. Derzeit wird der Tempel restauriert, sein äußeres Erscheinungsbild wurde wiederhergestellt, und es werden Arbeiten im Inneren durchgeführt.