Свято-Николаевская церковь была построена греками еще в конце XVIII в. Выстроенный на ее месте в 1806 г. храм сильно пострадал во время оккупации в годы Крымской войны. Третий по счету Свято-Николаевский храм заложили 11 июля 1893 г. в память освобождения Евпатории от англо-франко-турецких войск и освятили 16 февраля 1899 г. Собор, рассчитанный на 2 тысячи человек, был спроектирован известным зодчим, городским архитектором Одессы А.О. Бернардацци – величественный, массивный, с широким псевдовизантийским куполом.
Сооружение нового храма велось рядом со старой церковью, в которой еще совершались службы. Впоследствии раннюю церковь разобрали, а место ее престола обозначили существующим доныне памятным знаком за алтарем нового храма.
Много сил, энергии и даже личных сбережений вложил в постройку собора протоиерей Иаков Чепурин. Он не дожил до его освящения всего несколько месяцев и был похоронен у собора. Могила его сохранилась до сих пор, и благодарная память о нем живет и поныне.
16 мая 1916 г. собор посетил император Николай II с семьей. Был отслужен молебен с провозглашением многолетия царскому дому и русскому воинству. Это был последний православный храм, а Евпатория – последний город Таврической губернии, которые посетил последний российский император.
При советской власти собор несколько раз закрывался и вновь открывался, чуть было не погиб во время Великой Отечественной войны, утратил свой декор. Сегодня по-прежнему величественный собор доминирует над исторической частью Евпатории, помолиться сюда идут и жители города, и его гости.