Была заложена в память 300-летия царствования Дома Романовых 20 июля 1914 года у Базарной площади на месте, отведенном городским управлением, на пожертвования колыванских купцов. Организатором строительства выступило общество «Ясли». Сбор средств на строительство производился по подписке.

Проект часовни выполнил А. Крячков. Основным мотивом архитектурного облика он взял образ новгородской архитектуры XI–XIV вв. Городской архитектор Ф. Рамман осуществлял наблюдение за постройкой часовни.

Часовня простояла всего 15 лет. 9 ноября 1929 года президиум Новосибирского окрисполкома постановил часовню закрыть. На проспекте, переименованном к этому времени в Красный, не должно было быть культовых сооружений отмененной эпохи. На фундаменте часовни в марте 1937 года был установлен памятник сначала «кузнецу нового счастья», а затем «вождю всех времен и народов» Сталину в полный рост.

При Хрущеве памятник Сталину быстро исчез. К 100-летию Новосибирска городские власти, видимо искупая грех предшественников, профинансировали восстановление часовни. Заново проектировал часовню 30-летний новосибирский архитектор Петр Чернобровцев — сын известного в городе художника-монументалиста А. Чернобровцева.

Многие новосибирцы считают, что часовня восстановлена один к одному. Это не так. П. Чернобровцев выполнил авторскую реконструкцию. Целью архитектора стало создание узнаваемого образа. За прошедшее столетие масштаб города полностью изменился. Сохрани архитектор те же пропорции, часовня сейчас казалась бы игрушкой рядом с высоткой проектного института помом «Под строкой». Поэтому П. Чернобровцев сделал барабан храма более монументальным, увеличил его на метр в ширину и на два — в высоту. Размеры основного объема остались прежними: большое сооружение на узком бульваре смотрелось бы громоздко и неуклюже.

Впрочем, изменить пришлось не только облик, но и расположение часовни. Там, где она стояла в начале века, сейчас находится пересечение дорог, так что использовать старый фундамент не представлялось возможным. Пришлось сместить бывший географический центр Российской империи на 50 метров в сторону Оби (впрочем, и размеры бывшей империи существенно изменились, центр России находится сейчас в Эвенкии, у озера Виви).

Новая часовня построена к 100-летию Новосибирска и открыта при небывалом скоплении народа 4 июня 1993 года тогдашним вице-президентом России А. Руцким. В 1993–1999 годах интерьер часовни расписал А. С. Чернобровцев — отец автора реконструкции часовни. В мае 2003 года в часовню передана икона с частицей мощей святителя Николая Чудотворца, архиепископа Мирликийского, известного в народе больше под именем Николая Угодника. Как известно, святитель Николай считается покровителем города, названного когда-то в его честь Новониколаевском.