Никольская надвратная церковь представляет собой прямоугольное кирпичное здание в два этажа с галереей. Оно расположено вдоль кремлевской стены. На первом этаже имеется широкий проем для проезда и два узких прохода по сторонам, которые позже были заложены кирпичом. Со стороны Октябрьской площади к зданию ведет двухмаршевая каменная лестница.

Церковь была возведена в 1729-1738 годах. Углы здания украшены пилястрами, фриз имеет профилированные ниши, а венчающий карниз выполнен с многоярусным фигурным поребриком. Окна имеют лучковую перемычку и ажурные решетки, обрамлены прямоугольными наличниками. На западном фасаде расположены два сдвоенных арочных окна с полуциркульной перемычкой и архивольтом. Здание окружает галерея.

Крыша центрального нефа вальмовая, покрыта черепицей, местами утраченной. Восточный фасад имеет односкатную крышу, также покрытую черепицей. На здании расположены три главки с медным покрытием и позолоченными крестами.

В 2014-2015 годах были проведены работы по сохранению объекта. Включая реставрацию кирпичной кладки фасадов, отделку фасадов, восстановление кирпичной кладки и отделки стен арочного прохода, а также реставрацию входной группы с северного фасада и ворот.