Во второй половине XIX века значительно возросло число прихожан Хотьковской обители, множество паломников стекалось в нее в праздничные дни. Старый Никольский храм не мог уже вмещать такого количества молящихся, поэтому в конце 1899 г. игумения Филарета II (Меркурьева) обратилась в Московскую Духовную консисторию с прошением о разрешении разобрать старую, ставшую тесной, Никольскую церковь и построить на ее месте новую. Разрешение было дано в мае 1899 г. Автором проекта выступил архитектор Троице-Сергиевой Лавры А. А. Латков. Старая Никольская церковь была разобрана в 1899 году и сразу же началось строительство нового собора, которое продолжалось почти пять лет. Новый храм, рассчитанный на две тысячи молящихся, впечатлял своими размерами, нарядной внешней отделкой и богатым убранством интерьера. Как затем отметил наместник Лавры архимандрит Товия (Цимбал), благочинный Хотькова монастыря, храм «великолепием своим превзошел всякие ожидания». Никольский собор отличался тем, что это был первый в России храм, построенный в русско-византийском стиле, который начал возрождаться в храмовой архитектуре второй половины XIX века.