La paroisse a été fondée en 1894 à New York, dans un local loué au 323 2nd Ave. Avec le temps, il est devenu nécessaire de disposer d'un espace plus vaste pour les croyants. En 1899, un terrain a été acquis à la 97e rue entre la Cinquième et la Madison Avenue, et en 1901, la construction du temple a commencé. Le temple a été érigé grâce aux dons des paroissiens locaux et des Russes de Russie, y compris la contribution personnelle de l'empereur Nicolas II. En 1902, une grande consécration a eu lieu, présidée par l'évêque des Aléoutes et d'Alaska, Tikhon (Bellavine), qui est devenu patriarche en 1917.

En 1904, le temple a reçu le statut de cathédrale. En 1905, le siège américain de l'Église orthodoxe russe a été transféré de San Francisco à New York, et la résidence épiscopale s'est installée dans la cathédrale. Après le coup d'État d'octobre, en 1924, le temple est tombé sous le contrôle des "rénovateurs", une secte moderniste orthodoxe soutenue par le pouvoir soviétique. Pour assurer leur situation financière, y compris le paiement des procès, ils ont vendu les biens de la paroisse. En 1945, le temple est passé sous la juridiction du Patriarcat de Moscou. Cependant, les litiges dans les tribunaux américains concernant la propriété du temple ont continué entre le Patriarcat de Moscou et la Métropole nord-américaine, à laquelle le temple appartenait avant la prise par les rénovateurs. La question a été définitivement résolue en 1970, lorsque l'Église orthodoxe russe du Patriarcat de Moscou a accordé l'autocéphalie à la Métropole nord-américaine, et par le "tomos", le patriarcat a obtenu des droits complets sur la cathédrale Saint-Nicolas.

En 1973, le temple a été reconnu monument architectural de New York. De 2000 à 2003, avec le soutien du gouvernement russe, une restauration a été effectuée et la fresque a été renouvelée. Des services continuent d'y être célébrés en slavon et en anglais, une école paroissiale et une organisation de jeunesse sont en activité.