Церковь Святого Николая является одним из старейших и красивейших зданий города Батуми. Инициатором постройки церкви стало греческое население Батуми во главе с Иорданом Метаксой. Так как Батуми в тот период находился под протекторатом Турции, с просьбой о разрешении на строительство христианской церкви греки обратились к турецкому султану. Султан дал свое согласие с тем условием, что в церкви не будет колоколов - главного атрибута православного собора.
Фундамент церкви был заложен в 1865 году. Строительство велось на деньги прихожан и горожан города, большой вклад внес российский вице-консул Джудич. Первая служба в церкви была проведена в год окончания строительства - 1871 году, однако до сих пор не известно, кто провёл в этой греческой церкви первую литургию. Также неизвестно и о том, кто именно освятил эту церковь. В 1878 году в церкви был установлен колокол, который до сегодняшнего дня украшает купол собора.
В 1894 году здесь произошло очень знаменательное событие – на территории церкви были открыта мужская и женская школы, которые просуществовали в храме до 1898 года. Церковный хор славился своим профессионализмом. В 1920 году правление греческой общины города Батуми при церкви Святого Николая решило выпустить собственные денежные знаки небольшого номинала и в небольшом количестве. Этими деньгами верующие и прихожане греческой церкви платили за свечки, делали пожертвования, расплачивались за церковные церемонии, например, крестины или панихиды. Были выпущены денежные знаки в 1, 2, 3 и 5 рублей, которые со временем полностью были выкуплены и уничтожены. Осталось только несколько монет достоинством в 1 рубль. Однако в некоторых источниках указывается, что были выпущены и деньги достоинством в 10 рублей.
В 30-е годы прошлого столетия церковь, как и многие другие в Грузии, была закрыта. С 1931 года все церковные строения на территории страны стали принадлежать государству. Вся литература, которая в те времена хранилась в церкви, была перенесена государственный музей на хранение и для того, чтобы из этих книг сделали самые обычные выставочные экспонаты.
После Второй мировой войны представители интеллигенции города Батуми - Елизавета Харламповна Котиди и княжна Тамара Михайловна Накашидзе стали просить Его Святейшество и Блаженство патриарха Калистрата (Цинцадзе) о том, чтобы церковь святого Николая снова начала действовать и чтобы в ней опять стали проводиться службы, и с 1948 года церковь снова стала действующей. С 1963-1967 гг по благословению католикоса-патриарха Ефрема Второго, в церкви Святого Николая служил иеромонах Илья (Шиолашвили), теперь известный как Католикос-Патриарх Илия II.
В 1998 году внутри церкви были начаты реставрационные работы, стены внутри храма расписывал священник Иосиф Ванидзе. За последние 20 лет церковь святого Николая в Батуми перекрашивалась 3 раза. Сначала она имела оттенок синего ясного неба, потом её перекрасили в нежный персиковый цвет, и, наконец, церковь приобрела современный вид. В 2011 году в здании были завершены реставрационные работы, и на сегодняшний день это один из главных действующих храмов в городе.