Кам’яна споруда православної Свято Миколаївської церкви зведена в 1794 році  за проектом зодчого М.О.Львова, за кошти власника Диканьки Віктора Павловича Кочубея. Їй передували дві дерев’яні церкви, першу  на цьому місці було збудовано в середині XVII ст. коли диканським лісом володів архієпископ Чернігівський Лазар Баранович.

   Архівні матеріали свідчать, що на одному з пеньків на лісовій галявині поблизу Диканьки загадково після грози з’явилась ікона Святого Миколая. Священнослужителі перенесли її до існуючої в селі церкви, але наступного ранку ікону знову побачили на тому самому пеньку. Знахідку кілька разів повертали до церкви, але кожного разу вона неодмінно опинялася в лісі. Священики заявили, що саме на цьому місці необхідно збудувати нову церкву. Той пеньок і нині зберігається у вівтарній частині храму.

  Споруда храму має ідеальну круглу форму, вона увінчана зеленим куполом із золоченою маківкою і золоченим хрестом. Для величності храму архітектор використав систему подвійного куполу, яка забезпечує унікальну акустику, а взимку зберігає тепло, що надходить від захованих у стінах печей.

  В середині ХІХ ст. в церкві встановлено іконостас з червоного мореного дуба. Робота виконана українськими майстрами – кріпаками, які спеціально посилалися на навчання до Італії.

  Під церквою знаходиться родинна усипальниця князів Кочубеїв, поховано п’ять князів і три княгині в масивних саркофагах з білого італійського мармуру.

 У 1808 році храм відвідала мати М.В.Гоголя – Марія Гоголь – Яновська. Біля ікони Святителя Миколая дала обітницю новонародженого сина назвати Миколою.

  На початку ХІХ ст. споруджена двоярусна кам’яна дзвіниця за проектом архітектора Луїджі Руска.

  У 1963 році в приміщенні церкви було відкрито музей атеїзму, який діяв до 1989 року.

  У 1989 році споруда Свято Миколаївської церкви передана релігійній громаді.

 Постановою Ради Міністрів УРСР №970 від 24.08.1963 року споруду взято під охорону держави як пам’ятку архітектури національного значення.