Никольский собор, один из старейших посадских храмов, впервые упоминается как деревянное строение, расположенное рядом с Воскресенской церковью Афанасием Вековым в 1629 году. Известно, что в XVII веке при церквях были монашеские кельи. В конце того же века церковь стала соборной. В 1710 году деревянный храм был уничтожен пожаром. Каменный собор был построен в 1756 году и освящен митрополитом Суздальским и Юрьевским Селиверстом. С северной стороны купец Д.В. Корнилов добавил придел в честь Святителя и Чудотворца Митрофана Воронежского. До 1867 года Никольский собор использовался как теплая соборная церковь, позже стал библиотекой, ризницей и полковой церковью. В XIX и начале XX веков шуйские купцы, перестраивая храмы по современным архитектурным традициям, рассматривали небольшой Никольский собор, напоминающий русскую избу, как возможный объект для сноса. Планировалось построить новую теплую церковь слева от главного храма. Протоирей Дунаев, настоятель Воскресенского собора, в конце XIX века описывал Никольский собор: "стены сложены не сплошной кладкой, а их середина заполнена бутом и залита известковым раствором. Иконостас новый, иконы в нем почти все старые, но не византийские, а русские. Особо почитается древняя икона Святителя и Чудотворца Николая, находящаяся справа от царских врат. Чудотворных икон в храме нет. Стены окрашены в голубой цвет, живописи на них нет, но на сводах есть несколько живописных клейм".

Никольский собор представляет собой бесстолпный одноглавый храм с оригинальной объемной композицией, напоминающей клетскую деревянную церковь, и декором в стиле классицизма. Основной объем, прямоугольный в плане и вытянутый по оси север-юг с трехчастным алтарем, соединен с удлиненной трапезной, которая немного ниже, но составляет с храмом единое прямоугольное пространство. Обе части здания покрыты двускатной крышей. Основной объем увенчан цилиндрическим барабаном с луковичной главкой. На фасадах равномерно расположены прямоугольные окна, отмеченные поздними крупными треугольными сандриками на кронштейнах. Первоначальный вход на южном фасаде четверика украшен портиком из четырех сдвоенных коринфских колонн. Ранее рядом с храмом были отдельные захоронения. В советское время в Никольском соборе находился городской архив. Сейчас храм передан церкви и относится к шуйскому подворью Свято-Николо-Шартомского монастыря.