Según los libros de escribanos de Kazán y del distrito de Kazán, en 1565 en el lugar de la actual catedral de Nicolás había una iglesia de madera dedicada a San Nicolás el Milagroso, conocida como "iglesia de Nicolás de Borovsk".

A finales del siglo XVII, en su lugar se construyó un templo de piedra sin columnas, con una cúpula, conocido como la iglesia de Nicolás de Nizhni. Tenía dos altares: uno en honor al Nacimiento de Cristo y otro, en nombre de Juan el Guerrero, ubicado en el campanario.

Aproximadamente en ese mismo tiempo pudo haberse construido la iglesia de Pokrov de verano, que es un templo de piedra de seis columnas y tres ábsides. Las fechas de su origen varían: el antimins indica el año 1696, mientras que los registros clericales, el año 1703. Estas fechas pueden referirse tanto a la renovación como a la construcción del templo.

En las décadas de 1720 y 1730 se construyó un campanario de cinco niveles junto a la iglesia de Pokrov.

En 1834 y 1871, en la iglesia de Nicolás de Nizhni, sirvió el sacerdote Mijaíl Pavlovich Poletáev, hijo del sacerdote anterior y graduado del seminario teológico de Kazán. Durante su servicio, en 1857 y 1862, se construyó una casa de dos pisos para el clero.

La construcción y las reconstrucciones del templo fueron financiadas por los feligreses, aunque la parroquia era pequeña y estaba compuesta principalmente por personas de bajos ingresos. Gracias a los esfuerzos del sacerdote Nikolái Maksimovich Varushkin, que sirvió de 1871 a 1903, se logró atraer donantes para la renovación del templo. Los principales fondos fueron proporcionados por los comerciantes Pavel Vasilyevich Shchetinkin, Vasily Ivanovich Zausailov, Alexander Nikiforovich Sveshnikov y Grigory Nikolaevich Gorinov. Sus nombres están inmortalizados en la placa conmemorativa del templo. De ellos, solo G. N. Gorinov era feligrés y anciano de la iglesia.

En 1883, la antigua iglesia de Nicolás de Nizhni fue desmantelada, y en 1885 se construyó un nuevo edificio en estilo ecléctico con elementos de clasicismo.

En 1892 se renovó la iglesia fría de Pokrov, que tras una reconstrucción parcial se convirtió en una iglesia de cinco cúpulas.

En 1930, debido a la política antirreligiosa, la iglesia de Nicolás de Nizhni fue cerrada. Para el momento de la resurrección de la diócesis de Kazán en 1942, solo estaba en funcionamiento la iglesia del cementerio de los Milagros de Yaroslavl.

Bajo el arzobispo Germogen Kozhin, en octubre de 1946, se registró en Kazán la segunda comunidad ortodoxa, a la que se le entregaron las iglesias de Nicolás de Nizhni y Pokrov. Obtuvieron el estatus de catedral de Nicolás, y el altar lateral de la catedral para las primeras liturgias fue consagrado en honor a los 40 mártires de Sebaste.