Nhà thờ được xây dựng tại vị trí của nhà thờ Hồi giáo Saray, tuy nhiên sau đó đã bị phá hủy khi giải phóng Bungari năm 1882. Đây là nhà thờ chính thức của Đại sứ quán Nga tại Bulgaria và được đặt tên theo vị vua Nga lúc đó là Nicholas II.
Nhà thờ được thiết kế bởi kiến trúc sư người Nga Mikhail Preobrazhenski và được giám sát bởi kiến trúc sư A. Smirnov, kiến trúc sư của Giáo hội Alexander Nevsky. Bên cạnh đó, năm mái vòm ở trên cùng của nhà thờ đều được bọc bằng vàng nguyên chất. Công trình xây dựng bắt đầu năm 1907 và hoàn thành vào năm 1914. Bên dưới của nhà thờ là tầng hầm chứa ngôi mộ của Đức Tổng Giám Mục Seraphim, nhiều người đã đến thăm ngôi mộ của Tổng Giám mục đã qua đời vào năm 1950, cầu nguyện cho mong muốn của họ có thể thành hiện thực.
