После закрытия Татианинской церкви 1960 году православная община Стерлитамака купила дом на Выселках, в том месте, где сейчас находится крестильный храм при Никольском соборе. В этом Николо-Татианинском молитвенном доме служили до 1988 года. В 1986 году архиепископ Уфимский и Стерлитамакский Анатолий получил разрешение на строительство Никольской церкви в городе Стерлитамаке. По выбору прихожан возглавил строительство Михайлов Денис Васильевич, в прошлые годы бывший водителем в Николо-Татианинской церкви.
В строительстве церкви участвовали всем миром. Прихожане, даже старенькие бабушки, ждали каждую машину с кирпичом и бережно каждый кирпичик несли строителям. Кроме чисто физической помощи, люди несли деньги на строительство церкви, выделяя их даже из своих маленьких пенсий. Большую финансовую помощь оказывали сельчане Стерлитамакского района. В районе в то время не было церкви, и помолиться приезжали в город.
Приобретение места под строительство храма стало возможным путем выкупа жилых участков. На приобретенных церковью земельных участках строения сносились, таким образом, расчищалась территория под строительство будущего храма. Строительство продолжалось два года: с 1986 по 1988 года. Здание церкви введено в эксплуатацию, согласно данным технического паспорта, в 1989 году. Реконструировано в 1996 году.
В настоящее время собор также находится на реконструкции.