В XVI и XVII веках на месте нынешней церкви располагался женский монастырь. В 1750 году на левом берегу реки Вологды начали строительство большой каменной церкви, заменившей деревянную с тем же названием. Первоначально храм предназначался для двух богатых монастырских сел, Выпрягово и Коровничье. Строительство продолжалось до середины XIX века. С восточной стороны к церкви пристроили высокую двухсветную холодную церковь, освященную в 1755 году.

В 1930-х годах храм был закрыт, разграблен и пришел в упадок. Икона «Чудо о Флоре и Лавре» второй половины XVI века была передана в Вологодский музей-заповедник. Позднее здание использовалось как склад.

Существовали слухи о сектантах, проводивших на территории храма различные ритуалы. В конце XX века частное лицо попыталось начать реставрацию, что вызвало недовольство игумена Спасо-Прилуцкого монастыря. Лишь спустя десятилетия было получено благословение на реставрацию, но работы ограничились обмерами и составлением эскизного проекта. Инициативная группа неоднократно устраивала субботники, убирала мусор и удаляла деревья, разросшиеся на стенах и крыше. Здание осталось без присмотра, утратило многие архитектурные элементы, и часть крыши трапезной обрушилась.

Сегодня храм Святителя Николая находится в аварийном состоянии. Кровля практически отсутствует, а своды и стены разрушаются из-за влаги. Монахи Спасо-Прилуцкого монастыря, к которому теперь относится храм, установили временные окна и двери и ограничили доступ посторонних. В 2016 году был организован сбор средств на реставрацию.