Зведена в XVII столітті на місці старого дерев’яного храму, церква Святого Миколая була першою цегляною будівлею в місті. Її будівництву посприяли Марія Могилянка з чоловіком Стефаном Потоцьким, про що свідчить фамільний герб, зображений над входом до церкви. Півтора століття церква залишалася практично в первісному вигляді. Зміни розпочалися з приходом нового власника бучацьких земель - Миколи Василя Потоцького. Завдяки йому в 1743 році церква збагатилася вищезазначеним різьбленим іконостасом, який розписав відомий майстер іконопису Василь Петранович. Розташована біля річки церква неодноразово піддавалася підтопленням. Найбільших руйнувань принесли паводки 1780 і 1855 років, коли дуже постраждав фундамент будівлі, а частини оборонної стіни були взагалі знесені. Пізніше на цьому місці була побудована квадратна дзвіниця і притвор, що з’єднував будівлю зі стіною. У 1920 роки храм набув нових дзвонів. Довгий час храм належав греко-католикам. У повоєнні роки не був закритий, як це траплялося за радянської влади, але насильно був перероблений в православний. В його стінах зберігаються сакральні речі XVIII-XIX століть, серед яких амавон центральної стіни північного нефа, Євангеліє в карбованому оздобленні Почаївської друкарні та інші.