Упродовж свого існування церкву жодного разу не зачиняли. 2012 року було проведено ремонт куполу, який вкрили сусальним золотом. 1885 року ініціатива побудувати і відкрити храм належала одному з місцевих жителів Житомира – Семену Матлахову. Він хотів спорудити церкву на могилі своєї покійної дружини, але дозвіл на будівництво отримав тільки 1889 року. Тоді ж почали закладати фундамент, але робота далі не просунулася. Будівництво відклали ще на сім років. Потім храм таки добудували на кошти, пожертвувані населенням. Г. Гроза віддав на зведення церкви значну суму. Поховали його в церкві, за вівтарем. 1922 року всі предмети, які становили цінність, з церкви конфіскували. 1927 року храм постраждав від вогню, практично цілком згорів, але невдовзі його відбудували. Церква існувала приховано в період 30-х років, а в період репресій проти священнослужителів вона тимчасово не проводила богослужінь. Однак під час війни храм функціонував і його відвідували люди. Періодично Миколаївську церкву реставрують.