Die Gemeinde wurde 1930 gegründet, ihre Basis bildeten russische Emigranten. Ursprünglich fanden die Gottesdienste im Haus von Boris Timtschenko, einem der Gründer der Gemeinde, in der Riggs Place, NW, statt.

1936 erwarb die Gemeinde ein Haus in der 1768 Church Street, NW. Im Erdgeschoss befand sich eine kleine Kapelle, die 30-35 Personen Platz bot. Der Keller wurde für Gemeindeveranstaltungen, Vorträge über russische Kultur und Teestunden genutzt. Im oberen Stockwerk lebten einige Gemeindemitglieder. In den 1940er Jahren, nach dem Zweiten Weltkrieg, erhöhte eine neue Welle von Emigranten die Zahl der Gemeindemitglieder, und das Haus in der Church Street wurde für die Gemeinde zu eng.

1951 wurde ein Grundstück zum Bau der Kirche an der Ecke Massachusetts Avenue und Edmunds Street gekauft, der Bau wurde von Metropolit Leonty (Turkevich) von ganz Amerika und Kanada gesegnet. Zu diesem Zeitpunkt hatte die Zahl der Gemeindemitglieder die Hundert überschritten.

Die Kirche wurde als Denkmal für die Opfer des Ersten Weltkriegs und der Russischen Revolution erbaut, in ihr Fundament wurde Erde aus Russland gelegt. Das Projekt der Kirche wurde nach dem Vorbild der Dimitrievskaya Kathedrale aus dem 12. Jahrhundert in Wladimir entworfen.

Im Mai 1955 wurde die untere Kirche geweiht.

Am 25. November 1962 weihte Metropolit Leonty (Turkevich) die Kirche in Mitkonzelebration mit dem Erzbischof von Boston, Iriney (Bekish), dem Erzbischof von San Francisco, Ioann (Shakhovsky), und dem Bischof von Washington, Kyprian (Borisevich).

Die Gottesdienste in englischer Sprache begannen in den 1950er Jahren, und seit 1965 fand die Göttliche Liturgie einmal im Monat in englischer Sprache statt. Ab 1971 wurden zwei sonntägliche Liturgien gefeiert: in englischer und in kirchenslawischer Sprache.

1970 erhielt die Amerikanische Metropolie die Autokephalie vom Moskauer Patriarchat, und die Nikolauskirche wurde zur Kathedrale der Orthodoxen Kirche in Amerika.

1988 wurde an die Kirche ein Glockenturm angebaut, der zu Ehren des heiligen Fürsten Wladimir und des Jahrtausends der Taufe der Rus geweiht wurde.

Im Oktober 1991 kamen Ikonenmaler aus Moskau nach Washington, um die Kathedrale zu bemalen. Sie entwickelten ein Ikonographie-Programm im russisch-byzantinischen Stil des 12. Jahrhunderts, das dem architektonischen Modell der Nikolauskirche entsprach. Ihre Arbeit wurde 1994 abgeschlossen, zur Feier des zweihundertjährigen Bestehens des Orthodoxen Glaubens in Amerika.