Пятиглавое одноэтажное церковное здание с шатровой колокольней в связи было деревянным, поставленным на каменный фундамент. Объемно-пространственная компоновка являлась традиционной для деревянных церквей в Сибири: по оси (восток-запад) располагались вместительный храм с апсидой, трапезная, колокольня с притвором, крытая паперть.
Церковь внешне была похожа на старообрядческий храм (ул. Яковлева). Вероятно, обе церкви были возведены по одному "орбразцовому" проекту.
Храм был построен при железнодорожном депо.
на средства служащих при станции Томск-2 Сибирской железной дороги по инициативе инженера Аркадия Николаевича Матвеева и с помощью субсидии в 3000 рублей от фонда имени Императора Александра II.
Средства на возведение церкви были выделены фондом Александра III. Николаевской её назвали в благодарность Николаю II, который во время визита в 1891 году пообещал помочь в ускорении строительства дороги к Томску и впоследствии подписал указ о ее стооружении.
В обустройстве церкви участвовали томские купцы: Дмитрий Малышев пожертвовал 18-пудовый колокол на другой деньги выделили Кухтерины.
Церковный приход при ней открыт по указу Синода 27 октября 1907 года.
К храму были приписаны две часовни: при Томской Железнодорожной больнице и при Томском Материальном железнодорожном складе.
При храме имелось церковно-приходское попечительство.
В 1912 году прихожан обоего пола насчитывалось до 1943 человека, в том числе раскольников 20 человек.
В 1925 году (в январе) церковь была закрыта, церковное здание было использовано под клуб для рабочих станции, затем под столовую, а позже снесено.
