Никольская церковь была возведена в период с 1813 по 1820 год архитектором А.Н. Воронихиным в честь победы России над Наполеоном, что подтверждала надпись на бронзовой доске в алтаре. Здание выполнено в классическом стиле и имеет крестообразный план. Центральная часть, увенчанная куполом на низком барабане, окружена с трех сторон дорическими четырехколонными портиками с треугольными фронтонами. С западной стороны расположена паперть с двухъярусной колокольней, завершенной куполом со шпилем. Вход в колокольню оформлен дорическим портиком. Углы здания и барабан купола украшены рустом. Над окнами основного храма и апсиды размещены неглубокие ниши с барельефами, а дверные проемы декорированы сандриками. Сдержанный фасад подчеркивал богатое внутреннее убранство.

Внутри внимание привлекает купол центральной части. Алтарь перекрыт цилиндрическим кессонированным сводом. По сохранившимся чертежам и фрагментам отделки видно, что интерьер производил впечатление. Помещение церкви имеет восьмигранную форму, на стены опирается цилиндрический барабан купола. Переход от стен к барабану скрыт карнизом верхнего антаблемента. Ниже по стенам расположены декоративные полуциркульные фронтоны, опирающиеся на второй антаблемент, поддерживаемый колоннами и пилястрами ионического ордера. На стенах, очерченных арками, размещались барельефы. В отделке использовался искусственный мрамор. Конструкция церкви типична для зданий Прикамья XVIII-XIX веков: бутовые фундаменты, стены из большемерного кирпича на известковом растворе, сводчатые перекрытия с железными связями, железные перемычки над окнами, антаблементы и фронтоны портиков.

Существует предположение, что архитектором был А.Н. Воронихин. Это подтверждается тем, что церковь заложена в последние годы его жизни, когда он активно работал над проектами, связанными с увековечением победы над Наполеоном. В эти годы он создал проект другого храма, схожего с Никольской церковью. Интерьер усольской церкви напоминает проект, выполненный Воронихиным для Строгановского дворца в Петербурге. В музее Академии художеств обнаружены чертежи церкви, похожей на Никольскую, возможно, это один из ее вариантов.

После закрытия в 1929 году церковь использовалась как клуб и склад, затем здание оставалось без хозяина. В настоящее время храм реставрируется, его внешний облик восстановлен, ведутся работы внутри.