О времени его строительства некоторые исследователи судили по обнаруженному вмонтированному в стену камню с надписью: «1357, в день сентября, начата эта постройка во время управления скромного мужа Симоне-де-Орто, консула и кастеляна». Этот блок с текстом в 1861 году выявил В.Н. Юргевич.

Не исключено, что это камень вторичного использования. Высказывается предположение, что он найден в древней, возможно, генуэзской, церкви Святых Апостолов Петра и Павла, закрытой в 1924 году и разобранной в 40-е годы XX века. Блок со строительной надписью ныне хранится в национальном заповеднике «Херсонес Таврический». На основании натурных исследований ряд ученых пытались датировать храм 1793-1797 гг. Справочная книга Таврической Епархии утверждает, что церковь построена в 1794 году. Известно, что накануне Крымской войны она перестраивалась. Об этом можно судить по опубликованной фотографии первого в мире военного корреспондента англичанина Роджера Фентона.

8 июля 1875 года восстановленную церковь освятили во имя Св. Николая Чудотворца. В начале XX в. к храму были приписаны часовни Св. Троицы (в центре Балаклавы) и во имя Св. Пророка Ильи (в одной версте от города), церковь в честь Воздвиженья Животворящего Креста Господня, построенная в 1903 году на территории кладбища (ул. Мраморная) на средства Спиридона Гинали, и старинная церковь во имя Св. Апостолов Петра и Павла. От нее остались лишь склеп и часть апсиды (ул. Калича, 67).

В храме Св. Николая хранились знамена и прочие реликвии упраздненного Балаклавского греческого батальона. В годы советской власти в храме размещались Дом пионеров, клуб, Осоавиахим. В 1990 году киевский архитектор Ю. Ло-сицкий разработал проект восстановления храма как памятника архитектуры XVIII в. Здание является уникальным образцом культового зодчества, не имеющего аналогов в Крыму и соседних регионах.

Четырех-столпный крестовокупольный храм построен из бутового мра-моровидного известняка. Вход оформлен четырехколонным портиком тосканского ордера с треугольным фронтоном из инкерманского камня. Несущие колонны интерьера также тосканского ордера, росписи отсутствуют. 13 июля 1990 года протоиерей Александр (в миру А. Половецкий) провел первую за многие годы службу. Возрожден под названием Двенадцати Апостолов, является подворьем Спасо-Преображенского монастыря.