Самой интересной постройкой в архитекторском плане на территории Кремля считается пятиглавый Никольский собор (1681), который называют также собором Николая Чудотворца. Святыня была построена по грамоте царя Федора Алексеевича, которую он дал из приказа Большого дворца. Снаружи собор выглядит как продолговатый четырехугольник, длина которого составляет 34, ширина 20, а высота 24 аршина, 5 куполами. Однако внешний вид собора с расширенными окнами серьезно отличается от первоначального варианта с узкими окнами.

В 1848 году иконостас, который мог упасть, разобрали и снова переустановили. При этом позолоту на нем прочистили, иконы исправили. Однако сейчас эксперты сомневаются в профессионализме «реставраторов», которые проводили работы.  Некоторые иконы, по мнению специалистов, были испорчены, поэтому теперь сложно определить, в каком году они были созданы.

Стенная живопись также не удалось сохранить в ее первоначальном виде. После создания храма его стены дважды заново расписывали.

20 столетие в Зарайском уезде лишь только единицы из почти сотни действующих до этого православных храмов не были закрыты либо и вовсе уничтожены. В 1922 году закрыли Никольский Собор. В это время храмы кремля обворовывали, вывозя все ценное. Так, безвозвратно исчез оклад с иконы, который был подарен царем Василием Шуйским, также исчезли старинные церковные книги и подарки князя Дмитрия Пожарского.

В соборе Николая Чудотворца вплоть до 1990-х годов поочередно размещались музей, архив и хозяйственный склад.

В 1959-1961 годах внешние формы собора восстановили.

В 1970-х годах Никольский Собор отнесли к памятникам архитектуры РСФСР, которые подлежат охране и имеют государственное значение.

Богослужения в соборе возобновили с января 1992 года. При храме действует воскресная школа. Церковный приход занимается издательской деятельностью. Прихожане привели в порядок святой источник «Белый Колодец» на месте явления чудотворной иконы святителя Николая. На территории собора освящены Никольская часовня и купальня. Каждый год 11 августа проводится общегородское празднование в честь принесения иконы Николы Заразского. Никольский Собор отнесли к архитектурным памятникам, которые охраняются государством как всенародное достояние.

В Никольском Соборе находится храмовая чудотворная икона святителя Николая, которую принес в 1224 году из города Корсуна в Рязанские пределы священник Евстафий. На иконе изображен во весь рост святитель Николай, который одет в крестчатые ризы. Правая рука святителя простерта на благословение, а в левой у него находится евангелие. По живописи своей икона относится к древнему византийскому стилю, однако ее неоднократно возобновляли. В 1608 году икону св. Николая украсили золотым окладом с жемчугом по инициативе царя Василия Ивановича. На украшение иконы потратили шесть фунтов чистого золота, 133 разноцветных камня, три бурмицких зерен три и 1600 крупных и средних жемчужин.