Die Gemeinde wurde 1894 in New York in einem angemieteten Raum in der 323 2nd Ave gegründet. Mit der Zeit entstand die Notwendigkeit nach einem geräumigeren Ort für die Gläubigen. 1899 wurde ein Grundstück in der 97. Straße zwischen der 5. und Madison Avenue erworben, und 1901 begann der Bau der Kirche. Die Kirche wurde dank der Spenden lokaler Gemeindemitglieder und Russen aus Russland errichtet, einschließlich des persönlichen Beitrags von Kaiser Nikolaus II. 1902 fand die große Weihe statt, die von Bischof Tikhon (Bellavin), dem späteren Patriarchen von 1917, geleitet wurde.

1904 erhielt die Kirche den Status einer Kathedrale. 1905 wurde der amerikanische Bischofssitz der Russisch-Orthodoxen Kirche von San Francisco nach New York verlegt, und in der Kathedrale wurde die Bischofresidenz eingerichtet. Nach der Oktoberrevolution, im Jahr 1924, geriet die Kirche unter die Kontrolle der "Erneuerer", einer modernistischen Sekte der Orthodoxen, die von der sowjetischen Macht unterstützt wurde. Um sich finanziell abzusichern, einschließlich der Bezahlung von Gerichtsverfahren, verkauften sie das Eigentum der Gemeinde. Bis 1945 fiel die Kirche in die Jurisdiktion des Moskauer Patriarchats. Die Streitigkeiten vor amerikanischen Gerichten über das Eigentum an der Kirche dauerten jedoch zwischen dem Moskauer Patriarchat und der Nordamerikanischen Metropolie, der die Kirche bis zur Übernahme durch die Erneuerer gehörte. Die Frage wurde 1970 endgültig geklärt, als die Russisch-Orthodoxe Kirche des Moskauer Patriarchats der Nordamerikanischen Metropolie die Autokephalie gewährte, und durch das "Tomos" erhielt das Patriarchat volle Rechte an der Heiligen Nikolaus-Kathedrale.

1973 wurde die Kirche als Denkmal der Architektur von New York anerkannt. In den Jahren 2000-2003 wurde mit Unterstützung der russischen Regierung eine Restaurierung durchgeführt und die Malerei erneuert. In der Kirche finden weiterhin Gottesdienste in slawischer und englischer Sprache statt, es gibt eine Gemeindeschule und eine Jugendorganisation.