В описях 1626 и 1685 годов храм значится под именем церкви Николая Чудотворца что за лавками. Изначально это был деревянный храм с пределом во имя Космы и Дамиана и находился он на современной улице Кутузова. В 1754 году храм пострадал от пожара и уже в следующем году на этом месте был возведен каменный храм. А в 1794 на основании Высочайше утвержденного нового плана г. Калуги Никольский храм был разобран и перенесен на настоящее место. Колокольня же была построена лишь в 1836 году.

В архитектурном плане этот храм выделяется своей выдержанностью, пропорциональностью и изяществом. Это единственный в городе храм, построенный в стиле барокко.

В конце 30-х годов ХХ века храм был закрыт, в послевоенные годы использовался в качестве гаража и хозяйственных складов. В конце 70-х годов городские власти объявили храм всенародным достоянием, сделали внешний ремонт храмового здания и повесили на стене табличку в которой указали, что храм является памятником архитектуры XVIII века и находится под охраной государства.

Храм был передан Калужской епархии в 1992 году.