Храм на горе Преображенской по многочисленным церковным документам числился «строящимся» вплоть до 1903 года. Однако, судя по сохранившейся дате над порталом главного входа, можно предположить, что основные строительные работы велись в 1894 году. Архитектором являлся Михаил Арефьевич Щурупов, известный своими проектами в Санкт-Петербурге (Крестовоздвиженский и Смоленский храм), Новгороде, Токио (Воскресенский собор), на Афоне в Греции (Андреевский скит).

Новый храм выступал в роли своеобразного памятника посещения Орска наследником престола, цесаревичем Николаем Александровичем, в честь имени которого и был назван (посвящён Николаю Чудотворцу).