Apie 1350 m. šią cerkvę vietoje buvusios medinės Gedimino laikų cerkvelės pastatydino LDK Algirdo antroji žmona Julianija Tverietė. Šv. Nikolajus Stebukladarys tuomet laikytas Lietuvos šventuoju globėju. Šventųjų kankinių Joano, Eustachijaus ir Antonijaus, žuvusių nuo stabmeldžių rankų, palaikai iš pradžių buvo laikomi šioje cerkvėje.
Kadangi XV a. viduryje priimtas įstatymas, draudžiantis statyti naujas ir atnaujinti esamas stačiatikių šventyklas, todėl sena ir apgriuvusi Šv. Nikolajaus cerkvė nebuvo atnaujinama, tik 1514 m. etmonas kunigaikštis Konstantinas Ostrogiškis gavo karaliaus Žygimanto I leidimą ant senų akmens pamatų statyti naują cerkvę, kuri pavadinta Didžiąja Nikolajaus cerkve. 1609-1839 m. cerkvę valdė unitai. 1865 m. imperatoriaus Aleksandro II įsakymu cerkvę restauravo ir pastatė Michailo varpinę pagal L. Riazanovo projektą architektas N. Čaginas.
Informaciją parengė:
Augustė Juodėnaitė
Informaciniai šaltiniai:
- Шлевис, Германас. Православные святыни Вильнюса. –Вильнюс, 2003, c. 53-59.