Единоверческая община в Мстёрской слободе была основана в 1849 году. Первая церковь, которую они построили на северной окраине слободы, появилась в 1852 году. Это была деревянная Троицкая церковь, расположенная на старообрядческом кладбище. С ростом общины возникла необходимость в новом каменном храме. Строительство кирпичного здания, сохранившегося до наших дней, началось в 1866 году, а завершилось в 1884 году. Значительные средства на строительство пожертвовал уроженец Мстёры, купец первой гильдии Осип Осипович Сеньков, но процесс затянулся на 14 лет. Отделка храма была завершена благодаря усилиям и крупным пожертвованиям старосты Ивана Егоровича Мумрикова, который оплатил укладку каменного мозаичного пола и создание иконостаса, расписанного лучшими мстёрскими мастерами. Также стены храма были окрашены и расписаны. В 1900-1901 годах на средства И.Е. Мумрикова, Г.А. Клевакина и Е.И. Голышевой к храму пристроили паперть, а к юго-западу от него возвели кирпичную восьмигранную часовню с шатровой крышей и каменную ограду с коваными решётками. При храме действовала Воскресная школа.

С 1918 по 1930 год здесь размещалась епископская кафедра Мстёрской единоверческой епархии. Архитектурный стиль церкви представляет собой эклектику с элементами классицизма. Центральный храм выполнен в форме четверика с плоским четырёхскатным куполом, увенчанным луковичной главкой на небольшом барабане. Сейчас барабан и главка покрыты оцинкованным железом. Трапезная не выделена, а колокольня соединена с основным объёмом небольшим переходом. Верхняя часть колокольни была разрушена после закрытия церкви в 1930-х годах. Колокола сбросили, а чтобы колокольня не напоминала о культовом сооружении, её уменьшили, разобрав верхний ярус с шатром и крестом. Храм использовали как склад. В конце 1990-х годов здание передали Русской Православной Церкви. В середине 2000-х годов часовня была отреставрирована, а с 2004 года начался ремонт самого Никольского храма. Сейчас церковь полностью восстановлена и в ней проходят богослужения.