Первоначальное основание храма на месте существующей ныне церкви святителя и чудотворца Николая Мирликийского относится к XVIвеку. Здесь до 1676 года стояла деревянная церковь Флора и Лавра. Впоследствии она была переименована в Никольскую церковь «что в Россыльщичьей слободе». Еще ее называли Фроловка. Церковь стояла на слиянии рек Содемки, Чернавки и Копани, образовавших речку Золотуху. Во время строительства Вологодского кремля во второй половине XVIвека по приказу Ивана Грозного русло Золотухи было выпрямлено и расширено. По преданию, именно от глины, которую вынимали во время гидростроительных работ, церковь и получила свое название «на Глинках».

Главной святыней храма был образ Божией Матери Казанской, почитаемый чудотворным. По преданию, икона явилась во сне благочестивой прихожанке в 1811 году и голос предсказал приближение великого народного бедствия и наказание за грехи. При получении вести об оставлении Наполеоном Москвы и отступлении французской армии из России икона торжественно была перенесена из выстроенной для нее часовни в сам храм. Во время холерной эпидемии (1830-1831 годы) чтимый образ ежедневно уносился из храма по домам для молебствий.

Новоявленная святыня производила чудесные исцеления, фиксировавшиеся специальными записями, и вплоть до закрытия храма ежегодно проводились празднования Образу Богородицы.

Церковь была закрыта в 1929 году, в 1932 году она была оборудована под санитарно-пропускную баню, затем в ней последовательно располагались военная прачечная, склад медицинского инвентаря и оборудования, мастерские областной психбольницы.

В 1997 году в храме прошли первые богослужения. В настоящее время близится к концу реставрация храма.