Les premières informations sur la cathédrale de Nicolas se trouvent dans le registre ecclésiastique de Mosalsk de 1628, où elle est décrite comme un petit temple en bois avec deux chapelles : celle de l'icône de la Mère de Dieu géorgienne et celle des apôtres Pierre et Paul. Elle était située à l'intérieur des murs de la forteresse de la ville sur une colline, plus tard connue sous le nom de Piatnitskaia.

Dans le plan régulier de 1779, en plus des temples existants : le temple en bois de Nicolas et les temples en pierre de Piatnitski et de Troïtski, la construction de nouveaux temples dans la ville était prévue.

Le 9 mai 1806, grâce au financement de l'un des habitants les plus riches de la ville, le major à la retraite A. S. Kliustin, la construction d'un nouveau temple sur la place principale du marché a commencé. Le projet a été développé par l'architecte serf des Kliustins, Efim Egorovitch Latyshev.

Après la mort d'A. S. Kliustin en 1909, la construction de la cathédrale a été poursuivie par ses fils : le capitaine de l'état-major Semen Antonovitch, le conseiller de cour Mikhaïl Antonovitch et le conseiller d'état effectif Nicolas Antonovitch. L'achèvement de la construction a eu lieu en 1818.

Le 29 septembre 1818, l'évêque de Kalouga et Borovsk, Antoniy (Sokolov), a consacré la cathédrale en l'honneur de saint Nicolas le Thaumaturge. Le lendemain, le 30 septembre, les chapelles en l'honneur de l'icône de la Mère de Dieu géorgienne et des apôtres Pierre et Paul ont été consacrées.

De l'ancien temple en bois, les objets liturgiques et les icônes ont été transférés dans la nouvelle cathédrale. Les cloches ont également été déplacées vers le nouveau clocher. Autour de la cathédrale, une clôture avec des tourelles aux coins a été érigée, dont trois servaient de chapelles, et la quatrième était utilisée comme garderie.

Dans le temple, le prêtre Ioann Filippovitch Chuprov a officié, et son fils Alexandre Ivanovitch Chuprov, baptisé ici, a d'abord suivi les traces de son père, mais ensuite, en entrant à l'Université impériale de Moscou, est devenu un économiste et un homme politique célèbre.

À la fin des années 1920 et au début des années 1930, le temple, comme beaucoup d'autres, a été fermé, les cloches et la croix ont été jetées, et le retable a été pillé. En 1930, l'évêque vicaire de l'éparchie de Kalouga, Stefan (Vinogradov), a été arrêté, son siège étant situé dans la cathédrale de Nicolas. Lui, le prêtre Ioaniki Vinogradov et le diacre Ioann Nikolsky ont été condamnés à cinq ans de camps de travail correctionnels, remplacés par cinq ans d'exil. À la fin des années 1930, le dôme de la cathédrale a été démoli.

Après sa fermeture, le bâtiment a été utilisé comme Maison de la culture, où des danses étaient organisées et des films projetés. Après la guerre, il a abrité une bibliothèque et un cinéma. Dans les années 1950, le temple a été démonté en briques, ne laissant que le clocher, qui a été utilisé comme réservoir d'eau. À un moment donné, une étoile rouge lumineuse y a même été installée.

En 1999, à l'initiative de l'administration du district de Mosalsk, la restauration du temple a commencé selon l'ancien projet. Le clocher a été le premier à être restauré, et le 1er janvier 2000, les cloches ont retenti au-dessus de Mosalsk. Le 11 juin 2000, l'archevêque de Kalouga et Borovsk, Kliment, a consacré les fondations de la cathédrale renaissante. La construction a été achevée à la fin de l'année 2000 grâce au financement de la compagnie pétrolière YUKOS.

Au cours de la restauration, une crypte contenant les restes du major A. S. Kliustin a été découverte, qui, selon son testament, avait été enterré dans la cathédrale. Une plaque en argent avec des inscriptions sur la construction du temple a également été trouvée. En juillet 2000, les restes de Kliustin ont été à nouveau consacrés et réinhumés.