7 грудня 1789 року, через рік після взяття Очакова, Михайло Фалєєв проінформував архієпископа Катеринославського, Херсонського і Таврійського Амвросія (Серебренникова) про намір спорудити в Миколаєві храм на честь Святого Миколая Чудотворця. Здійснення цього доброго наміру дуже тісно пов’язане з греками-переселенцями, які відіграли значну роль в економічному і культурному житті міста.
1790 року був закладений дерев’яний Грецький храм на честь Святого Миколая (на розі нинішніх вулиць Пушкінської та Потьомкінської). Він проіснував близько 20 років. Його опис або зображення не збереглися.
Кам’яний Грецький Свято-Нікольський храм (нині – Свято-Нікольський собор) будували з 1803 до 1817 року. Тривале будівництво порівняно невеликого храму пояснюється, перш за все, браком коштів. Храм будували на пожертвування прихожан. Окрім грошей, жертвували будівельні матеріали. Храму були даровані ікони Святого Миколая Чудотворця та Божої Матері. Храм побудований в класичному стилі. З часу освячення (1817 рік) храм ніколи не закривався надовго. Навіть у 20-30 роки двадцятого століття в ньому проводилися богослужіння.
Після створення Миколаївської і Вознесенської єпархій, коли місто Миколаїв став єпархіальним центром, Свято-Нікольському храму був наданий статус собору. Храм був відреставрований, на дзвіниці з’явилися дзвони. У південній частині собору був споруджений бічний вівтар на честь Покриву Пресвятої Богородиці.
Собор внесений до списку архітектурних пам’ятників державного значення.