Die Gründung des Nikolai-Klosters ist eng mit dem Namen seines Gründers, Theophilakt Jakovlew, verbunden. N. M. Schjegolkow berichtet, dass um 1580 der Bewohner von Arzamas, Theophilakt Jakovlew, auf eigene Kosten eine hölzerne Kirche zu Ehren des heiligen Nikolaus des Wundertäters erbaut hat. Dies wird durch das Schreiben von Zar Alexei Michailowitsch vom 28. März 1670 an Fürst Leontij Schajsupow bestätigt, in dem steht, dass das Nikolai-Mädchenkloster vor über neunzig Jahren erbaut wurde. Zu dieser Zeit wurden die Priester von den Gemeindemitgliedern gewählt, und wahrscheinlich wurde Theophilakt selbst zum Abt. Der Abt des Spasski-Klosters, Sergij, schenkte der Kirche ein geschnitztes Bild des Heiligen Nikolaus und schlug vor, ein Frauenkloster an der Kirche zu gründen, was Theophilakt unterstützte. Er baute daneben eine weitere hölzerne Kirche im Namen der Epiphanie mit einer Kapelle des heiligen Georgs des Siegers, Wohnräume, einen Glockenturm und 30 Zellen und umfriedete das Gelände mit einem Zaun. Im Jahr 1612 befreite die zweite Volksmiliz unter der Führung von Minin und Poscharski Moskau, und 1613 wurde Michail Fjodorowitsch Romanow zum Zaren gewählt. Der Zar, unterstützt von Patriarch Filaret, war Arzamas und dem Nikolai-Kloster wohlgesonnen, bestätigte dessen Rechte an den Besitztümern und stellte staatliche Subventionen ein. Im Jahr 1634 gründete er in Arzamas das zweite Frauenkloster, das Alexejewskaja. Zu Beginn des 17. Jahrhunderts litt Arzamas, wie andere russische Städte, häufig unter Bränden. Im Jahr 1650 verursachte ein Blitzschlag einen Brand, der beide Kirchen, die Zellen und die Umzäunung des Nikolai-Klosters sowie einen Teil des Kremls zerstörte. Die Nonnen fanden wahrscheinlich Zuflucht im Alexejewskaja-Kloster.

Bis 1913 war das Kloster vollständig instand gesetzt. Seine Gebäude waren gestrichen, die Wege und Blumenbeete erfreuten das Auge. Die Inneneinrichtung der Kirchen mit geschnitzten Ikonostasen und Ikonen war der Stolz der Nonnen, deren Zahl 325 erreichte. Die Schwestern lebten von ihrer Arbeit, arbeiteten auf den Klosterfeldern, in der Ikonenmalerei, nähten Gewänder, stellten Schuhe und andere Produkte her. Das Kloster verschönerte die Stadt, und seine architektonischen Formen und der Glockenklang begeisterten die Einwohner und Gäste. Arzamas erlebte Brände, erholte sich jedoch immer wieder. Die Revolution fügte jedoch schwerwiegendere Schäden zu, zerstörte die Kirchen und das Gedächtnis der Vorfahren. Dennoch blieb die Spiritualität erhalten, und heute wird das Nikolai-Kloster langsam wiederbelebt. Durch die Bemühungen der Nonnen wurden die Epiphanie-Kirche, der Hauptkathedralen-Tempel und der Glockenturm wiederhergestellt, und die goldenen Sterne leuchten wieder auf den blauen Kuppeln.