Микільська церква закладена 25 серпня 1706 року гетьманом Іваном Мазепою та білоцерківським полковником Костянтином Мокієвським.
У зв’язку з історичними подіями великий трипрестольний храм не був добудованим, а 1799 року постраждав від пожежі. У 1839 році після освячення Преображенського собору північна частина Микільської церкви була розібрана, а південна (нинішня Микільська церква) – була в руїнах.
У 1852 році настоятель Преображенського собору Петро Лебединцев (1819— 1896) – автор багатьох праць з історії та археології Києва й Білої Церкви, редактор журналу “Київська старовина" відновив південну частину церкви і зберіг ‘її для нащадків.
Споруда висотою 11,7 м зведена у стилі українського бароко, у 1967 році занесена до списку пам’яток архітектури національного значення.