En 1799, la construction d'une église en pierre à un autel au nom de la Nativité de la Vierge a commencé, achevée en 1800 grâce aux fonds de commerçants russes. C'est pourquoi elle était également appelée « Vieille commerçante ». La construction de l'église était dirigée par le protodiacre Karp Pavlovski. La hauteur du temple est de 38 mètres, et ses murs sont en pierre de coquillage taillée. À l'origine, les colonnes étaient dorées. En 1828, deux nouveaux autels ont été ajoutés au principal en l'honneur de la Nativité de la Vierge : le gauche, dédié aux saints rois Constantin et Hélène, et le droit, en l'honneur de saint Mitrophane, évêque de Voronej. Cette même année, l'église a reçu le statut de Cathédrale. En 1835, lorsque la question du nom de la rue où se trouve la Cathédrale a été discutée, G.G. Avtonomov a proposé à l'amiral M.P. Lazarev de l'appeler Rojdestvenskaïa en l'honneur de la Cathédrale de la Nativité de la Vierge.

En 1874, un conseil paroissial a été créé auprès de la cathédrale, dont le membre d'honneur au début du XXe siècle était le recteur de la cathédrale de Kronstadt, le protodiacre Ioann Sergiev, désormais connu comme saint juste Ioann de Kronstadt.

Le temple est situé dans la partie historique de Nikolaïev, connue sous le nom de « Ville », à l'intersection des rues Rojdestvenskaïa Liagina et Koupecheskaïa Potemkinskaïa. En 1922, lors de la confiscation des valeurs ecclésiastiques pour aider les affamés, la communauté de la cathédrale a remis 172 kg d'argent. Le 31 janvier 1930, les autorités ont retiré les cloches pesant 10,2 tonnes de métal coloré, et le 8 novembre 1936, la cathédrale a été fermée. Dans les années précédant la guerre, le bâtiment a été utilisé comme Maison de la garnison de l'Armée rouge et de la Flotte, et après la guerre, il est devenu la « Maison des officiers ».

Au début des années 90, la cathédrale a été transférée à l'Église orthodoxe ukrainienne du Patriarcat de Moscou et est depuis devenue un lieu de culte prisé par de nombreux habitants. Elle abrite les reliques du saint martyr Serge, qui a souffert pour sa foi, ainsi qu'une partie des reliques du saint juste Théodore Ouchakov.