Проект безвозмездно составил известный архитектор А. Д. Крячков. В общественный строительный комитет вошли известные новониколаевские купцы М. Л. Вишняков, З. М. Джурич, В. Н. Цевковский, Г. Д. Маштаков, И. М. Некрасов и Д. Е. Барабанов, а также инженер Ф. Ф. Рамман, которому, как городскому архитектору, поручался строительный контроль за ходом сооружения часовни. Большую часть работы по устройству часовни взяли на себя городской голова А. Г. Беседин, протоиерей Покровской церкви Диомид Чернявский — председатель Правления общества «Ясли» и начальница приюта «Ясли» М. В. Востокова.
Впервые в истории города был использован метод «народной стройки». Так, усилиями общественности города были получены бесплатные железнодорожные билеты на провоз колоколов. Благословение на строительство дал епископ Томский и Алтайский Анатолий, который прислал в дар икону святого Николая с частицей мощей великомученика и целителя Пантелеимона.
6 (19) декабря 1914 года (на Николу Зимнего) состоялось торжественное освящение часовни. Первоначально она была приписана храму святого Александра Невского, где до освящения часовни находилась икона святого Николая. Впоследствии часовня стала самостоятельным приходом.
В советское время часовня была закрыта. 9 ноября 1929 года на заседании Новосибирского окрисполкома было одобрено постановление горсовета о сносе часовни на Красном проспекте «учитывая пожелания трудящихся масс и считаясь с благоустройством города»
. Опись от 3 февраля 1930 года свидетельствует о том, что было конфисковано абсолютно всё имущество прихода.
В процессе уничтожения часовни местные советские и партийные органы пошли на нарушение закона. Постановление ВЦИК от 1929 года «О религиозных объединениях» предполагало довольно длительную процедуру закрытия церкви. Но городские власти стремились завершить дело как можно быстрее. 27 декабря 1929 года решение Новосибирского облкрайисполкома было утверждено президиумом Сибкрайисполкома.
Снос здания начался 29 января 1930 года.
На месте часовни недолгое время находилась статуя «Комсомолец», а затем памятник И. В. Сталину, который был убран в 1950-х годах.
21 сентября 1991 года состоялся крестный ход от Вознесенского кафедрального собора к месту закладки часовни, был совершён чин освящения закладного камня в основание восстанавливаемой часовни. Архитектурный проект часовни выполнил П. А. Чернобровцев, а роспись часовни произвел его отец, художник-монументалист А. С. Чернобровцев.
Часовня была вновь возведена в 1993 году к 100-летнему юбилею Новосибирска. Восстановленная часовня находится немного в другом месте, дальше от перекрёстка, где она располагалась изначально.
В 2002 году Новосибирск стал центром празднования Дня славянской культуры и письменности. Патриарх Московский и Всея Руси Алексий II принёс в дар городу икону святого Николая. Через год наместник Свято-Данилова монастыря в Москве архимандрит Алексий доставил в Новосибирск частицу святых мощей Николая Чудотворца, которые были помещены в икону.
Настоятелем часовни служит протоиерей Георгий Патрин. В дни православных праздников совершается крестный ход к часовне.
