L'attuale cattedrale sorge sul luogo in cui si trovava precedentemente un'altra chiesa. Questa, dedicata a San Nicola di Myra, era stata costruita nel 1252, ma venne distrutta nel 1874 per far posto alla nuova costruzione, per volere del principe Carlo III di Monaco.

Una nuova chiesa dedicata a San Nicola è poi sorta nel quartiere di Fontvielle.

La prima pietra del nuovo tempio neoromanico fu posata il 6 gennaio 1875. I lavori della chiesa, costruita in pietra bianca della Turbie, furono ultimati il 12 novembre 1903, ma fin dal 1884 la chiesa, non ancora cattedrale, era aperta al culto. La consacrazione avvenne però solo nel 1911.

Nel 1976 è stato inaugurato il grande organo a canne della chiesa, che è stato radicalmente restaurato ed ampliato nel 2011.

Nel vicolo adiacente all'edificio si può vedere una campana proveniente dalla vecchia chiesa di Saint-Nicolas, fusa nel 1484, la quale suonò in occasione dell'espulsione della guarnigione spagnola dal principato di Monaco da parte del principe Onorato II Grimaldi nel 1641.