Сегодня, глядя на величественную и красивую церковь, трудно поверить, что когда-то она утратила почти все атрибуты православного храма и больше напоминала обычное мирское строение. Собор Святителя Николая Чудотворца был построен в селе Вятские Поляны из кирпича в 1818-1826 годах. Через столетие, в советские времена, от него остался лишь обветшалый остов: здание лишилось колокольни, куполов, решёток, дверей и даже окон. Храм был восстановлен прихожанами и меценатами после возвращения его Церкви в 1987 году. Сегодня Никольский собор отреставрирован почти в первозданном виде. Современники отмечали, что каждый кирпич и грамм раствора были уложены с любовью. Основной объём храма представляет собой традиционный четверик с массивным барабаном восьмерика. Завершает строение гранёный сферический купол с кованым крестом. Здание трапезной вытянуто в длину и заканчивается трёхъярусной колокольней, повторяющей облик колокольни 1893 года.

Архитектура Никольского храма отражает черты московского, или нарышкинского, барокко. Храм выделяется мажорным обликом, светлыми тонами фасадов и чётким делением на части. В соответствии с нарышкинским стилем, здание масштабно, но не стремится вверх, а раскинулось вдоль набережной. Колокольня и главный купол видны из разных точек города, делая собор ярким акцентом на фоне городской архитектуры Вятских Полян. В 1930-е годы трёхъярусная колокольня использовалась для тренировочных прыжков с парашютами, но после неудачного прыжка звонница была разрушена. Старожилы рассказывают, что колокольня служила сигнальной башней: в мороз вывешивали красный флаг, означавший отмену уроков.

В советские годы собор молчал более полувека, и только в 1989 году его колокола зазвучали вновь. Они были приобретены в Воронеже на пожертвования горожан. Никольская церковь стала первой в Кировской области, закупившей звоны в этом городе. На колоколах запечатлели имена щедрых жертвователей. Летом храм обрёл голос, и первым зазвучал самый большой колокол, весящий почти тонну. Восстановление куполов началось в 1990 году. Первым смонтировали многотонный купол колокольни, увенчанный шпилем и крестом. Работы завершились накануне Пасхи, и купол был поднят вручную за ночь. Летом следующего года установили более массивный купол основного объёма храма. Декор основного объёма выполнен в духе классицизма, с минимальным использованием украшений.

Сегодняшний Никольский собор имеет три придела. Главный престол освящён во имя святителя Николая Чудотворца, северный, во имя Илии Пророка, южный, в память о преподобном Трифоне Вятском. В советские годы здесь размещался зрительный зал кинотеатра. Андрей Гаврилов в 1823 году оговаривал, что храм не должен быть слишком обширным. Церковная утварь приобреталась на пожертвования прихожан и благотворителей, за исключением 1764 года, когда имущество Христорождественского монастыря было передано в Никольскую церковь. Большой вклад в украшение храма внёс Михаил Алексеевич Зайцев, который обновил внутреннее убранство, оплатил золочение иконостаса и изготовление серебряных окладов для икон.

До революции в храме была настенная роспись, обновлённая благодаря Зайцеву. Большая часть икон была в серебряных окладах с камнями. Ризница и богослужебная утварь были обновлены. Гордостью храма было древнее рукописное Евангелие, предположительно дарованное преподобным Трифоном Вятским. За помощь в оформлении храма Зайцев был представлен к награде. Он также планировал устройство плиточного пола. Известны и другие благотворители, такие как братья Фалеевы, которые приобрели иконы для храма. Современная церковная утварь также приобретена на пожертвования. Восстановление интерьеров начиналось с двух печек и окон, забитых фанерой. Настенные фрески не сохранились, и стены теперь окрашены в спокойные тона.

Среди достопримечательностей храма, ковчег с мощами святителя Луки и уникальное Евангелие, переданное одной из прихожанок. Оно было отреставрировано в Софринских мастерских. На одном из образов собора изображён триптих с образом Спасителя, святителем Николаем и преподобным Трифоном. Над фигурой Спасителя изображена Святая Троица, а внизу, силуэты Вятских Полян. На иконе Никольский храм изображён в прежней голубой расцветке. Возле иконы размещён текст молитвы о городе и стране.