圣·尼古拉哥萨克大教堂继承了建于1833年的鄂木斯克尼古拉哥萨克教堂。1916年它获得了总教堂的地位。圣尼古拉教堂的主要建筑方案由闻名圣彼得堡的俄罗斯建筑师瓦西里·斯塔索夫于1826年设计。当地建筑师最后加工了斯塔索夫的图纸,改变了他方案中的一些细节:在那个时代,创造性的仿制被认为是理所当然。教堂在1840年6月被奉为神圣。三年后又把圣·尼古拉的主要供桌奉为神圣。人们认为这位圣人是哥萨克的保护神,所以不足为怪地把它叫作哥萨克教堂。
哥萨克们筹款建造了圣·尼古拉哥萨克教堂。他们在这里为奔赴前线的战士祝福并为牺牲者举行教堂葬仪。1891年,未来的沙皇尼古拉二世在自己的鄂木斯克之行期间内走进了这个教堂。苏联时期,这里是鄂木斯克唯一的一座保存完整的大教堂,尽管长期没有被当作教堂使用。1920年代教堂关闭。战后,“建筑工人”俱乐部、“胜利”影院入驻于此,同时里面甚至还有公共厕所。1960年代,当地知识分子的庇护使得教堂免受拆除。1990年代末期,才重新恢复成俄罗斯东正教堂。1991年庆祝鄂木斯克成立275周年之际,教堂上安装了新的钟。