Un grand temple en briques dans le style classique a été construit à l'emplacement de la cathédrale en pierre, érigée entre 1672 et 1681. Sa construction a commencé en 1810, la salle à manger a été achevée en 1837, et le temple principal en 1841. Dans la salle à manger se trouvaient les chapelles d'Athanase d'Alexandrie et de Parascève du Vendredi, tandis que les chapelles latérales du temple principal étaient dédiées à Étienne et à la Mère de Dieu de Petchersk.

Le volume principal du bâtiment était un carré avec une grande rotonde, une salle à manger et des chapelles latérales, surmontées de petits dômes. Un clocher à plusieurs niveaux, séparé, dans un style éclectique, a été construit entre 1865 et 1875. La cathédrale abritait une icône miraculeuse de saint Nicolas le Miracle, sculptée dans du bois et révélée en 1415. Le temple était situé au sommet de la montagne de la cathédrale (au XVIIe siècle connue sous le nom de montagne de Samorod) à l'embouchure de la rivière Mtsna dans la Zouch.

« La maison de saint Nicolas » à Mtsensk était l'un des plus anciens temples de la région d'Orel et existait probablement déjà au XIIe siècle. Les premières mentions documentaires à son sujet remontent à 1625. La cathédrale en bois était située au centre du kremlin de Mtsensk, connu sous le nom de ville de Rublenyi. Le kremlin abritait également une église en bois de Parascève du Vendredi. En 1672, la construction d'une cathédrale en pierre avec un clocher a commencé à l'emplacement de l'ancien temple en bois délabré, et a duré jusqu'en 1681. En 1689, le constructeur du temple y a été enterré. En 1757, la cathédrale a été gravement endommagée par un incendie, et à cette époque, les restes de la forteresse en bois et l'église de Parascève du Vendredi ont également brûlé, celle-ci étant ensuite reconstruite ailleurs. La même année, l'ancienne salle à manger et le clocher ont été démolis, et la construction de nouveaux a commencé. D'ici 1773, une salle à manger plus vaste avec une chapelle au nom d'Athanase d'Alexandrie et un haut clocher dans le style baroque ont été construits.

Au début du XIXe siècle, l'ancienne cathédrale était délabrée et trop petite pour les paroissiens. Un nouveau projet a été commandé à l'architecte Avraam Ivanovitch Melnikov. La nouvelle cathédrale a été posée en 1810 sur le terrain entre l'ancienne cathédrale et l'emplacement de l'église de Vendredi. En 1837, la salle à manger chaude avec deux autels : saint Athanase d'Alexandrie et sainte Parascève du Vendredi a été achevée. L'ancienne cathédrale a été démolie, ne laissant que le clocher, et le nouveau temple a été agrandi grâce aux chapelles, achevées en 1841. En 1844-1845, la cathédrale a été peinte par les artistes Tikhon et Nikolai Bogdanov. En 1859, le territoire a été entouré d'une clôture en pierre. En 1865, la construction d'un nouveau clocher a commencé, achevée dix ans plus tard.

La plus grande cloche pesait 718 pouds et a été fondue dans l'usine de Smaguine à Moscou. Une ancienne cloche de messager était également suspendue au clocher avec l'inscription : « 7188 (1680) février le 2, la cloche de messager du Grand État à Mtsensk ».

La principale relique de la cathédrale était l'icône miraculeuse de saint Nicolas le Miracle, à laquelle des centaines de milliers de pèlerins venaient chaque année. Selon la légende, l'icône est arrivée à Mtsensk en 1415 sur une pierre en forme de croix contre le courant de la rivière Zouch. La cathédrale attirait l'attention des voyageurs, parmi lesquels le prince I.M. Dolgoroukov et le philologue I.I. Sreznevsky. N.S. Leskov mentionne dans son œuvre que son héros Levcha est parti vénérer l'icône miraculeuse avant un travail important.

Le temple a été dynamité dans les années 1930, et les restes de ses murs ont tenu jusqu'au début des années 1960. En 1996, pour le 850e anniversaire de Mtsensk, une chapelle en briques a été construite à sa place.