В начале XVIII века на берегу Камы было основано село Чистое Поле, известное также как Архангельская Слобода. В середине XVIII века село считалось крупным, значительная часть его жителей занималась торговлей. В 1781 году населенный пункт получил статус уездного города Казанского наместничества (в 1796-м наместничество переименовали в губернию). С тех пор он называется Чистополем. В конце XIX — начале XX века Чистополь был самым большим и богатым уездным городом Казанской губернии, его население в начале XX столетия превышало 25 тысяч человек.
В Чистополе проживали десятки состоятельных купеческих семей. Многие из них были старообрядцами, поэтому православные храмы города не поражали великолепием, как старообрядческие.
В городе имелись собор и две приходские церкви — Спасская (1804) и Казанско-Богородицкая (1900—1909). В 1864 году открылся Успенский женский монастырь с двухпрестольным храмом (1859—1869). К сожалению, монастырская и приходские церкви не сохранились. До нынешних времен сохранились только кладбищенская Преображенская церковь (действует с 1943 года) и Никольский собор.
Трехпрестольный каменный Никольский собор во имя святителя Николая Чудотворца был построен в 1838 году на средства купцов Григория Андреевича и Дмитрия Андреевича Поляковых по проекту архитектора Петра Григорьевича Пятницкого. Приделы освятили в честь святых покровителей братьев Поляковых. Правый — в честь святителя Григория Нисского; левый — в честь великомученика Димитрия Солунского.
В 1840-е по проекту архитектора Фомы Ивановича Петонди возвели церковную ограду. В 1901—1902 годах на средства купца Ивана Леонтьевича Мешкичева обновили интерьер храма. Проект подготовил архитектор П. В. Тихомиров, а иконы написал петербуржец Василий Пошехонов. Иконостас был изготовлен в мастерской казанского купца Михаила Тюфилина.
Расположенный на высоком берегу Камы пятиглавый, крестообразный в плане собор представляет собой яркий образец позднего классицизма. Это один из самых ценных архитектурных памятников в Казанском крае.
В 1927 году Никольский собор закрыли и передали обновленцам. В 1932 году богослужения в соборе возобновились, но в 1936-м храм опять закрыли, после чего он стал использоваться в качестве склада.
В 1990 году собор передали Церкви. Через некоторое время реставраторы вернули храму первозданный вид.