Приход был основан в 1894 году в Нью-Йорке, в арендованном помещении на 323 2nd Ave. Со временем возникла необходимость в более просторном месте для верующих. В 1899 году был приобретен участок на 97-й улице между Пятой и Медисон авеню, и в 1901 году началось строительство храма. Храм был возведен благодаря пожертвованиям местных прихожан и русских из России, включая личный вклад императора Николая II. В 1902 году состоялось великое освящение, которое возглавил епископ Алеутский и Аляскинский Тихон (Беллавин), ставший патриархом в 1917 году.

В 1904 году храму был присвоен статус собора. В 1905 году американская кафедра Русской православной церкви была переведена из Сан-Франциско в Нью-Йорк, и в соборе разместилась архиерейская резиденция. После октябрьского переворота, в 1924 году, храм оказался под контролем "обновленцев", модернистской секты православных, поддерживаемой советской властью. Чтобы обеспечить себя финансово, включая оплату судебных процессов, они продавали имущество прихода. К 1945 году храм перешел в юрисдикцию Московского патриархата. Однако споры в американских судах о принадлежности храма продолжались между Московским патриархатом и Северо-американской митрополией, которой храм принадлежал до захвата обновленцами. Вопрос был окончательно решен в 1970 году, когда Русская православная церковь Московского патриархата предоставила автокефалию Северо-американской митрополии, и по "томосу" патриархат получил полные права на Свято-Николаевский собор.

В 1973 году храм был признан памятником архитектуры Нью-Йорка. В 2000-2003 годах, при поддержке российского правительства, была проведена реставрация и обновлена роспись. В храме продолжаются богослужения на славянском и английском языках, действует приходская школа и молодежная организация.