В XVII веке монахом Корнилием на берегу реки Валуй был основан Успенский мужской монастырь, который получил официальный статус в 1613 году при царе Михаиле Феодоровиче Романове. Сооружение Свято-Николаевского собора началось на территории монастыря в 1906 году и освящен собор в 1913 году – к 300-летию царствующей династии Романовых.
В 20-е годы XX века храм был закрыт. В 1935 г. на территории монастыря была размещена колония для несовершеннолетних.
С 2009 года по инициативе архиепископа Белгородского и Старооскольского Иоанна при поддержке губернатора и правительства области началось восстановление святыни. 4 сентября 2011 г. в воскресный день архиепископ Белгородский и Старооскольский Иоанн совершил торжественное освящение возрожденного из руин четырехпрестольного Свято-Николаевского собора города Валуйки.
Центральный придел собора освящен в честь Святителя Николая архиепископа Мир Ликийских Чудотворца; правый придел — в честь великомученика Евгения; левый — в честь Святителя Митрофана, епископа Воронежского, а в нижнем храме освящен придел во имя Всех Святых в земле Российской просиявших.