Die ersten Informationen über die Nikolauskirche stammen aus dem Kirchenverzeichnis von Mosalsk aus dem Jahr 1628, wo sie als kleiner Holztempel mit zwei Kapellen beschrieben wird: der Kapelle der Georgischen Ikone der Gottesmutter und der Apostel Petrus und Paulus. Sie befand sich innerhalb der Stadtmauer auf einem Hügel, der später als Freitagshügel bekannt wurde.

Im regulären Plan von 1779 war neben den bestehenden Kirchen: der hölzernen Nikolauskirche und den steinernen Freitag- und Dreifaltigkeitskirchen der Bau neuer Kirchen in der Stadt vorgesehen.

Am 9. Mai 1806 begann, dank der Finanzierung eines der reichsten Bürger der Stadt, des pensionierten Majors A. S. Chlyustin, der Bau eines neuen Tempels auf dem Hauptmarkt. Das Projekt wurde von dem Leibeigenen Architekten der Chlyustins, Jefim Egorovich Latyshev, entworfen.

Nach dem Tod von A. S. Chlyustin im Jahr 1909 setzten seine Söhne: Stabs-Kapitän Semen Antonovich, Hofrat Mikhail Antonovich und wirklicher Staatsrat Nikolai Antonovich den Bau der Kathedrale fort. Der Bau wurde 1818 abgeschlossen.

Am 29. September 1818 weihte der Bischof von Kaluga und Borovsk, Antoniy (Sokolov), die Kathedrale zu Ehren des Heiligen Nikolaus von Myra. Am nächsten Tag, dem 30. September, wurden die Kapellen zu Ehren der Georgischen Ikone der Gottesmutter und der Apostel Petrus und Paulus geweiht.

Aus der alten Holzkirche wurden die liturgischen Geräte und Ikonen in die neue Kathedrale übertragen. Die Glocken wurden ebenfalls in den neuen Glockenturm versetzt. Rund um die Kathedrale wurde eine Umzäunung mit Türmchen an den Ecken errichtet, drei davon dienten als Kapellen, während die vierte als Wachhaus genutzt wurde.

In der Kirche diente der Protopriester Ioann Filippovich Chuprov, und sein Sohn Alexander Ivanovich Chuprov, der hier getauft wurde, folgte zunächst den Fußstapfen seines Vaters, wurde aber später, nachdem er an die Kaiserliche Moskauer Universität gegangen war, ein bekannter Wissenschaftler und sozialer Aktivist.

Ende der 1920er und Anfang der 1930er Jahre wurde die Kirche, wie viele andere, geschlossen, die Glocken und das Kreuz wurden abgenommen, der Ikonostase wurde geplündert. Im Jahr 1930 wurde der Vikarbischof der Kaluga Diözese Stefan (Vinogradov) verhaftet, dessen Kathedra sich in der Nikolauskirche befand. Er, der Protopriester Ioanikiy Vinogradov und der Diakon Ioann Nikolsky wurden zu fünf Jahren Arbeitslager verurteilt, was in fünf Jahre Verbannung umgewandelt wurde. Ende der 1930er Jahre wurde die Kuppel der Kathedrale abgerissen.

Nach der Schließung wurde das Gebäude als Kulturhaus genutzt, wo Tänze stattfanden und Filme gezeigt wurden. Nach dem Krieg wurde darin eine Bibliothek und ein Kino untergebracht. In den 1950er Jahren wurde die Kirche abgerissen und in Ziegelsteine zerlegt, nur der Glockenturm blieb erhalten, der als Wasserturm genutzt wurde. Irgendwann wurde sogar ein roter leuchtender Stern darauf installiert.

Im Jahr 1999 begann auf Initiative der Verwaltung des Mosalsk-Distrikts die Wiederherstellung der Kirche nach dem alten Projekt. Zuerst wurde der Glockenturm restauriert, und am 1. Januar 2000 ertönte das Glockenläuten über Mosalsk. Am 11. Juni 2000 weihte der Erzbischof von Kaluga und Borovsk, Kliment, das Fundament der wiedererstehenden Kathedrale. Der Bau wurde Ende 2000 dank der Finanzierung durch die Ölgesellschaft „JUKOS“ abgeschlossen.

Im Verlauf der Wiederherstellung wurde ein Grab mit den Überresten von Major A. S. Chlyustin entdeckt, der gemäß seinem Testament in der Kathedrale beigesetzt wurde. Außerdem fand man eine silberne Tafel mit Aufzeichnungen über den Bau der Kirche. Im Juli 2000 wurden die Überreste von Chlyustin erneut geweiht und umgebettet.