Der steinerne Tempel zu Ehren des heiligen Märtyrers Nikita im Nikita-Kloster existierte seit alten Zeiten, war jedoch bis 1528 baufällig und wurde auf Anordnung des Großfürsten Wassili Iwanowitsch abgerissen. Wassili III. stellte Mittel für den Bau einer neuen Kirche bereit, die jedoch klein war und bald Teil des neuen Kathedralentempels wurde. 1561 beschloss Iwan der Schreckliche, die alte Kirche, die von seinem Vater erbaut worden war, abzureißen und eine neue über dem Grab des heiligen Nikita zu errichten. Die neue steinerne Kathedrale wurde um die Kirche des Nikita des Säulenheiligen, des ersten steinernen Tempels des Klosters, erbaut, und die alte Kirche wurde zum südlichen Seitenaltar der Kathedrale. Später wurde ein nördlicher Allerheiligen-Seitenaltar angebaut. Dank der Unterstützung des Zaren verlief der Bau schnell, und 1564 wurde die Kathedrale vollendet. Bei ihrer Weihe waren der Zar, die Zarin Maria, der Zarewitsch Iwan und Metropolit Afanasij anwesend. Ursprünglich war das Dach der Kathedrale aus Holz, wurde jedoch 1686 mit weißem Eisen bedeckt, und 1764 wurde es durch ein eisernes Satteldach ersetzt, wobei die Bögen der Zakomar entfernt wurden. 1759 wurden die Fenster vergrößert. Bis zur Mitte des 18. Jahrhunderts blieb die Kathedrale unbemalt, und erst 1764 wurde sie mit Malerei geschmückt. 1838 wurde die Malerei erneuert, jedoch unglücklich, und 1876 wurde sie erneut vom akademischen Maler Gribow ausgeführt.

Nach der Schließung des Klosters im Jahr 1923 wurden wertvolle Gegenstände aus der Kathedrale an das Pereslawler Museum übergeben, und die Kathedrale selbst wurde nicht mehr ihrem Zweck entsprechend genutzt. Auf dem Gelände des Klosters wurden verschiedene Institutionen untergebracht, die sich nicht um den Erhalt der Denkmäler kümmerten. Infolgedessen litten die Kathedrale und andere Gebäude stark. 1933 wurde der einzigartige Ikonostase der Kathedrale zerstört. Die Restaurierungsarbeiten, die in den 1960er und 70er Jahren begonnen wurden, brachten der Kathedrale keinen Nutzen, und 1984 stürzte aufgrund von Fehlern der Restauratoren die zentrale Kuppel ein. Einige Jahre stand der Tempel ohne Kuppel und war den Witterungseinflüssen ausgesetzt. Jetzt wurde die Kuppel wiederhergestellt und das Fundament verstärkt. Bis 2013 wurde die Kathedrale äußerlich restauriert, aber die Arbeiten zur Bemalung der Wände und Gewölbe dauern unter der Leitung des palekhischen Künstlers Sergej Grigorjewitsch Morozow an.