Собор Николая Чудотворца, построенный в 1870 или 1875 году, является ярким примером эклектики в русско-византийском стиле. Его возведение финансировал верхнеуральский купец первой гильдии Николай Петрович Рытов, поэтому в народе храм часто называют Рытовским.

Храм был создан по проекту, опубликованному в 1838 году в альбоме «Проекты церквей», составленном архитектором Константином Тоном, известным своими работами в Москве, такими как храм Христа Спасителя и Кремлёвский дворец. В альбоме были представлены как построенные сооружения, так и «образцовые проекты» храмов, которые в 1841 году были рекомендованы в качестве примеров национальной архитектуры. Эти проекты, одобренные Синодом, широко распространялись по Российской Империи и использовались при проектировании церквей.

Согласно указам Священного Синода от 1817 и 1841 годов, предписывающим строить церкви на площадях, а не среди жилых кварталов, храм был возведён на большой площади, где ранее находился казачий плац. Хотя эти указы, вероятно, были направлены на защиту деревянных построек от пожаров, они также способствовали лучшему восприятию храма. По макетам в Верхнеуральском городском краеведческом музее видно, что изначально колокольня храма имела шатровое завершение, позже заменённое на купольное.

Церковь была освящена в 1885 году епископом Оренбургским и Уральским Вениамином Смирновым. В 1891 году в храме присутствовал цесаревич Николай Александрович на утреннем молебне.

В 1930-е годы церковь была закрыта и использовалась как зерновой склад, но вновь открылась в 1942 году. Сегодня действует только Никольский храм, который является высотной доминантой исторической части города. Его архитектура сочетает древнерусские традиции с элементами классицизма, представляя собой яркий образец эпохи эклектики.