La paroisse a été fondée en 1930 par des émigrés russes. Initialement, les services étaient célébrés dans la maison de Boris Timchenko, l'un des fondateurs de la paroisse, sur Riggs Place, NW.

En 1936, la communauté a acquis une maison au 1768 Church Street, NW. Au rez-de-chaussée se trouvait une petite chapelle pouvant accueillir 30 à 35 personnes. Le sous-sol était utilisé pour des réunions d'église, des conférences sur la culture russe et des goûters. À l'étage supérieur, certains paroissiens résidaient. Dans les années 1940, après la Seconde Guerre mondiale, une nouvelle vague d'émigration a augmenté le nombre de paroissiens, et la maison sur Church Street est devenue trop petite pour la communauté.

En 1951, un terrain a été acheté pour construire le temple au coin de Massachusetts Avenue et Edmunds Street, la construction a été bénie par le métropolite de toute l'Amérique et du Canada, Léontiy (Turkevich). À ce moment-là, le nombre de paroissiens avait dépassé une centaine.

Le temple a été construit en mémoire des victimes de la Première Guerre mondiale et de la révolution russe, et de la terre de Russie a été incorporée dans ses fondations. Le projet du temple a été réalisé sur le modèle de la cathédrale de Dimitri du XIIe siècle à Vladimir.

En mai 1955, le temple inférieur a été consacré.

Le 25 novembre 1962, le temple a été consacré par le métropolite Léontiy (Turkevich) en présence de l'archevêque de Boston Irénée (Bekisha), de l'archevêque de San Francisco Jean (Shakhovsky) et de l'évêque de Washington Cyprien (Borisevich).

Les services en anglais ont commencé dans les années 1950, et depuis 1965, la Divine Liturgie en anglais était célébrée une fois par mois. Depuis 1971, deux liturgies dominicales ont été célébrées : en anglais et en slavon d'église.

En 1970, la Métropole américaine a obtenu l'autocéphalie du Patriarcat de Moscou, et l'église Saint-Nicolas est devenue la cathédrale de l'Église orthodoxe en Amérique.

En 1988, un clocher a été ajouté à l'église, consacré en l'honneur du saint prince Vladimir et du millénaire du baptême de la Russie.

En octobre 1991, des iconographes de Moscou sont arrivés à Washington pour peindre la cathédrale. Ils ont élaboré un programme d'iconographie dans le style russo-byzantin du XIIe siècle, correspondant au modèle architectural de la cathédrale Saint-Nicolas. Leur travail a été achevé en 1994, pour célébrer le bicentenaire de l'orthodoxie en Amérique.