Під час великої пожежі в місті у 1809 р. стара дерев’яна церква згоріла, тому цього ж року почалось будівництво нової. З іконостасу згорілого храму вціліла ікона святого Миколая, на честь якого і назвали новостворену споруду. З метою сприяння створенню церкви, протягом серпня-вересня 1812 р. уманське духовенство в погодженні з Київською консисторією організувало збір пожертвувань на храм. В кінці жовтня 1812 р. церква була освячена, і відбулась перша служба на честь перемоги над Наполеоном. Архітектор - Томаш Етлінгер.
Парафіяльною Миколаївська церква лишалась до 1843 р. З дозволу Високопреосвященного Філарета, Митрополита Київського і Галицького в квітні того року з Успенського собору, богослужіння в якому були призупинені з огляду на необхідність ремонту, до Миколаївської церкви були перенесені дві ікони – Казанської Божої Матері і Божої Матері. А на прохання православної пастви та протоієрея Успенського собору Апполонія Стаховського обидві православні церкви – Успенська та Миколаївська – були об’єднані (в цей час протоієреєм у церкві був Павло Шацький). Церкву перейменовано на Свято-Миколаївський собор. Тоді ж прибудували бокові приділи: північний – в ім’я Успіння Богоматері; південний – в ім’я святителя у чудотворця Митрофана, першого єпископа Воронезького, та добудували західний. Було також зведено цегляну дзвіницю висотою 15 саженів, позолочено два головних та три невеликих бічних куполи, додано настінний розпис, зведено над другим ярусом просторі хори.
У південно-східній частині соборної садиби був збудований цегляний одноповерховий будинок Уманського Духовного правління. Його головою традиційно був настоятель собору, який водночас призначався і смотрителем Уманського духовного училища. Миколаївська церква перетворюється на головний православний храм Уманського повіту.
В кінці 1846 р. (6-18 грудня) Миколаївський собор було освячено благочинним церков Київського військового поселення протоієреєм Аполлонієм Стаховським в присутності багатьох священиків та начальства міста .
У 1861 р. в соборі було відкрито недільну школу.
У 1895 р. він отримав назву Успенського, а у 1911 р. внутрішню частину собору було переобладнано і прикрашено орнаментами та іконами на зразок київського Володимирського собору. Роботу виконував художник, викладач комерційного училища Д. Верещака. Було розписано внутрішню частину вівтаря, купол у візантійському стилі прикрашено великим зображенням „Собору святих”.
Що цей об’єкт показує, розповідає, ілюструє в ширшому контексті міста та спільнот, які жили в ньому? На початку 30-х рр. ХХ ст. Успенський собор закривають. Знімають куполи, 2/3 високої дзвіниці та дзвони. Приміщення тривалий час використовують як місце для зберігання зерна. Вже на 1937 р. в Умані не було жодного православного храму. На короткий час собор було відкрито лише у 1944 р. для відправлення богослужінь старослов’янською та українською мовами (службу проводили отці Баклановський та Карабіневич).
У 60-і рр. ХХ ст. було зроблено капремонт крилоса та хорів, поновлено старий настінний іконопис, з’явились нові зображення. У 1963 р. місцева влада змусила церковну общину перейти у тоді недіючу церкву Іоанна Богослова. Частину церковного інвентаря було перевезено у церкву на Міщанці, що стала називатися Свято-Успенською.
30 липня 1963 р. будівлю собору передано заводу „Мегомметр”, її планували переробити під клуб. Проте аж до 1977 р. приміщення храму лишалось без належного господарського догляду. Поступово зіпсувалось перекриття стелі.
З 1977 р. розпочались роботи щодо перетворення собору в Музей атеїзму. Він знаходився на балансі краєзнавчого музею. В процесі відновлювальних робіт було відбудовано покрівлю, але розписи собору, на жаль, загинули.
19 грудня 1989 р. храм знову почав працювати. Велись реставраційні роботи, зводився іконостас. 1990 р. храм перейменовано на собор Святителя Миколая. „Уманьсільмаш” виготовив нову огорожу, було розширено територію навколо храму.
У 1998 р. коштами благодійної акції підприємств, підприємців та колективних господарств Умані почалось зведення дзвіниці на притворі собору, у 1999 р. – встановлено купол з хрестом на вершині. З 2001 р. розпочалось зведення біля собору двоповерхового будинку.
