Старообрядческая община существовала в Сарапуле с начала XIX века. В начале XX века, когда община значительно выросла, было решено построить просторный храм в честь Святителя Николая Чудотворца. После получения официального разрешения и оформления необходимых документов, в 1911 году началось строительство храма на средства прихожан и сарапульских купцов. Руководил строительством дорожный инженер Сарапульского уезда Вятской губернии Николай Иванович Максимов. Храм был возведён из красного жжёного кирпича в псевдорусском архитектурном стиле на средства местной Никольской общины старообрядцев и официально назывался Николаевской старообрядческой церковью. К 1912 году церковь была построена и представляла собой пятиглавый четверик с небольшой трапезной и колокольней.

Однако в конце 1930-х годов Николаевская церковь, как и многие другие храмы в Удмуртской АССР, была закрыта. Это произошло не из-за произвола властей, а из-за уменьшения числа прихожан: к 1937 году в общине оставался всего 31 человек, а к 1940 году, лишь четверо. С 1938 года службы в храме прекратились. 13 июля 1940 года по указу Президиума Верховного Совета УАССР храм был закрыт, так как не нашлось желающих использовать его для религиозных нужд. Здание, требовавшее серьёзного ремонта, планировалось переоборудовать под культурно-просветительское учреждение, возможно, кинотеатр. Однако из-за отсутствия средств на капитальный ремонт здание передали воинской части для использования в качестве продуктового склада.

Восстановление приходской общины при бывшей Николаевской церкви началось в 1989 году. 3 апреля 1991 года здание было передано общине Русской Православной Церкви. Год спустя храм был освящён во имя блаженной Ксении Петербургской епископом Ижевским и Удмуртским Палладием.