Необыкновенно красивая природа, теплое море, живописные горы Крыма еще со времен императрицы Екатерины II привлекали внимание богатых вельмож, которые построили здесь дворцы и усадьбы. Многие из них стали настоящими архитектурными шедеврами, украсившими Южный берег Крыма. К концу XIX века большинство лучших земель вокруг Ялты стало принадлежать императорской семье. На землях Нижней Массандры был построен еще один санаторий военно-морского ведомства для лечения больных туберкулезом нижних чинов и офицеров Российской империи флота, которому также присвоили имя Александра III. Корпуса санатория называли именами детей царской семьи. В 1914 году освятили первый корпус в честь Великой княжны Ольги в присутствии Николая II и Александры Федоровны. Для нужд больных санатория начали строить небольшой храм по проекту известного московского архитектора В. Н. Максимова, ученика академика А. В. Щусева. Храм построили в стиле древнерусских церквей, по сторонам от входной двери поместили мемориальные доски с историческим текстом: "Во имя Святого Духа освящена сия церковь Святого Николая, архиепископа Мир Ликийских, чудотворца. В присутствии: отца Георгия, морского Министра генерал-лейтенанта И. К. Григоровича, главного инспектора флота лейб-медико Г. О. Зуева, главного врача санатория". Церковь была освящена 6 декабря 1916 года. Иконы для храма, по настоянию архитектора В. Н. Максимова, приобретали только старинные, не позднее XVII века. Для этого была создана особая комиссия, которую возглавил профессор Ф. Я. Мишуков. Художники и искусствоведы собирали иконы в Новгородской и Псковской губерниях. После революции в Никольской церкви устроили что-то вроде музея древнерусских икон, но просуществовал он недолго. В 1930-х годах церковь закрыли и стали использовать в хозяйственных целях.
В 90-х годах началось восстановление церкви, ее отремонтировали, на фоне южнобережной зелени золотом засиял большой купол, над ним установили крест из нержавеющей стали. В 1992 году храм вновь освящен во имя Николая Чудотворца и великомученицы царицы Александры, небесных покровителей царской семьи. Его прихожанами становятся люди, находящиеся на лечении.
Крымский научно-исследовательский институт им. И. М. Сеченова, на территории которого теперь находится Никольский храм, оказывал помощь возрождающейся церкви: оплачивал коммунальные расходы, следил за состоянием коммуникаций.
При храме открыли воскресную школу, в которой священники проводят беседы с детьми и подростками. В 2002 году освящен пещерный храм-крипта в честь Новомученников и Исповедников Российских.