В 18 веке на берегу Крюкова канала, на месте современной Никольской площади, находился плац Морского полкового двора. В 1743 году здесь была построена деревянная церковь, а в апреле 1752 года императрица Елизавета Петровна повелела построить вместо нее церковь из камня. В мае этого же года архитектор С. И. Чевакинский подготовил и представил проект будущего Никольского собора. После внесения некоторых изменений, летом 1753 года началось строительство.
В плане двухэтажный Никольский собор представляет собой равноконечный крест, и в нем находится четыре престола. Верхняя церковь (летняя) освящена во имя Богоявления Господня, в нижней церкви (зимней) средний придел освящен во имя святителя Николая Мирликийского Чудотворца, правый – во имя Усекновения главы Иоанна Предтечи, левый — во имя святителя Дмитрия Ростовского. Морской собор был назван Никольским, потому что Николай Чудотворец считается покровителем всех моряков. В этом соборе с самого его основания проводили богослужения в ознаменование всех побед русского морского флота.
Никольский Морской собор является великолепным памятником архитектурного стиля барокко. Он богато украшен лепными гирляндами из цветов и листьев, декоративными скульптурами, стройными белыми колоннами коринфского ордера. Над собором возносятся пять глав с позолоченными куполами. Все выступающие углы здания С. И. Чевакинский украсил пучком из трех колонн. Центральная колонна расположена на самом углу, что противоречит правилам архитектуры, зато напоминает черты древнерусского зодчества. Ярко-голубой фасад, белоснежные колонны и позолоченные, блестящие на солнце купола придали собору нарядность и праздничность.
В верхней церкви собора особого внимания заслуживает резной иконостас работы И. Канаева с иконами, написанными известными живописцами 18 века, братьями М.Л. и Ф.Л. Колокольниковыми, в традиционной византийской манере. Рядом с иконостасом расположена колоннада, украшенная декоративными лепными гирляндами из цветов и листьев.
В стороне от собора находится изящная четырехъярусная колокольня. Она считается одним из символов Санкт-Петербурга. Три нижних яруса колокольни украшены колоннами, верхний ярус спроектирован в виде барабана, который венчает стройный купол с тонким шпилем. Колокольня постепенно сужается кверху, что создает впечатление легкости и воздушности. Вогнутость стен двух нижних ярусов колокольни противопоставляется двум верхним, задуманным в форме окружности. Расположенная на берегу канала колокольня прекрасно вписывается в панораму города.
Главной святыней Никольского собора является икона св. Николая Чудотворца, написанная на липовой доске. Она датируется, предположительно, началом или серединой 17 века. Здесь же находятся частицы мощей святителя и чудотворца Николая и святого Александра. Мощи привезла в Россию из Неаполя императрица Александра Федоровна и передала их в дар собору в 1847 году. Никольский собор также знаменит десятью иконами в золотых ризах, подаренными императрицей Екатериной II. На каждой иконе изображен святой, в день памяти которого русский флот одержал знаменательные победы.
Никольский Морской собор не просто храм, это храм-памятник морской славы России. В нем проводили богослужения по всем важным для морского флота событиям. Здесь освящалась закладка нового корабля и спуск его на воду, здесь провожали моряков в экспедиции и встречали их из долгого плавания. В Никольском соборе служили молебны по поводу главных побед и тяжких поражений.
Служители Никольского собора принимали активное участие в общественной жизни. В 1870 году здесь было основано «Общество вспоможения приходским бедным», в котором находился также и детский приют. В 1873 году при соборе была организована попечительская богадельня. «Общество» и богадельня помогали бедным людям денежными выдачами, кормили, давали приют.
С начала 20 века в соборе стали устанавливать мемориальные мраморные доски в память о погибших моряках. Здесь есть доски в честь моряков, погибших в русско-японской войне 1904-1905 годов. В 1989 году была установлена доска в честь экипажа подводной лодки «Комсомолец», в начале 21 века установили мемориальные доски в память о моряках подводной лодки «Курск», затонувшей в 2000 году. В саду, окружающем Никольский собор, расположен обелиск в честь моряков броненосца «Александр III», отдавших свою жизнь за Родину в Цусимском сражении.
После революции 1917 года новая власть начала разрушать храмы и церкви, снимать кресты, выносить церковную утварь и ценные предметы культа. Эта участь постигла многие церкви Петербурга, в том числе и Никольский Морской собор. Однако закрывать собор, как многие другие, власть не стала. Никольский собор – один из немногих храмов, который оставался действующим в годы советской власти. Здесь продолжали проводить богослужения, служить молебны в память о великих событиях прошлого и настоящего, поминать святых и героев. С 1941 по 1999 года собор был кафедральным.
В настоящее время Никольский Морской собор является действующим храмом. Здесь по-прежнему проводятся богослужения в память о всех знаменательных датах в истории военно-морского флота России.