Никольский храм изначально был построен в центре Павловской крепости в период с 1777 по 1779 годы. Деревянная церковь была окружена каменной оградой.

Новый каменный храм, который заменил предыдущий, был освящён 29 июня 1853 года. Его величественные купола были видны даже из соседнего города Георгиевска, а колокольный звон разносился на многие версты, так как высота колокольни составляла 51 метр.

В 1937 году храм был разрушен. В советское время на его месте располагался кинотеатр "Россия".

В 1999 году по инициативе главы города Новопавловска В.Ф. Кузнецова, совместно с храмом Владимирской иконы Божией Матери, началось восстановление церкви на средства прихожан и при поддержке спонсоров.