Во второй половине XVII века при строительстве каменной ограды монастыря был создан парадный въезд, известный как Святые ворота. Сторона, обращенная к Волге, была дополнена двумя круглыми башнями. В 1672 году, благодаря ярославским купцам Семену и Ивану Матвеевым-Сверчковым, завершилось строительство ворот с храмом под руководством игумена Гордиана. В 1684 году на средства Н. Я. Львова была добавлена южная пристройка. В 1691 году, когда артель художников украшала Введенский собор, стены ворот также были расписаны. На втором этаже над сводчатым проездом находилась квадратная одноглавая Никольская церковь, включавшая основное помещение, трапезную и алтарь.

В XVIII веке изменили окна храма и фасады. В 1815 году шатровое завершение заменили на шестигранное со шпилем. В церкви находился позолоченный пятиярусный иконостас. Во время пребывания архиереев в монастыре храм использовался как домашний при архиерейских кельях.

С конца 1920-х годов церковь использовалась новыми владельцами монастыря, а в 1930-х годах ее приспособили под жилье. Проезд со стороны Волги был заложен кирпичом и превращен в гараж.

В 1990-х годах Никольский храм был восстановлен как летний и вновь стал домовой церковью при монастырских кельях. Ярославский музей-заповедник передал для него царские врата и иконы. Арку Святых ворот расписала команда мастеров под руководством А. Сурикова, а реставрацию сохранившихся фрагментов стенописи выполнили специалисты ООО ЯХМ "Реставратор".

16 мая 1997 года архиепископ Ярославский и Ростовский Михей освятил Никольский храм. Во время реставрации интерьер храма был расписан, а на алтарной стене появилось изображение семьи последнего императора России Николая II, выполненное в честь ее канонизации.