Старо-Николаевская церковь расположена на холме недалеко от центра города, замыкает перспективу ведущей из Заречья ул. Фрунзе. С 17 в. здесь известна деревянная церковь, которая неоднократно горела. Последний из деревянных храмов был сооружен в 1691 г. на средства стародубского полковника М.А. Миклашевского "с товарищи". Вместо нее построена в 1802-03 гг. нынешняя, кирпичная и оштукатуренная. Один из интереснейших в области памятников архитектуры зрелого классицизма с подчеркнуто монументальными и строгими формами, принадлежащий к типу бесстолпных купольных храмов с симметричным трехчастным построением.

В объемной композиции доминирует основной массивный куб с четырехколонными портиками тосканского ордена по бокам, увенчанный крупным восьмериком с пологим куполом и цилиндрическим световым барабаном с главкой. По продольной оси к кубу примыкают более узкие прямоугольные алтарь и трапезная с таким же портиком, над ними поставлены аналогичной формы, но глухие барабаны с главками.

Предельно-лаконичный декор фасадов здания состоит из тяг на уровне окон обоих ярусов, завершающего нижний ярус антаблемента и простого карниза у восьмерика. Над входами внутри портиков, а также вверху боковых стен трапезной и алтаря размещены крупные полуциркульные окна. Грани восьмерика с выступами по сторонам света прорезают большие арочные окна без обрамлений. Узкие полукруглые в плане ниши расположены по сторонам боковых входов; плоские арочные ниши украшают барабаны боковых глав.

В интерьере развитое вверх основное помещение храма восьмигранной формы перекрыто сомкнутым восьмигранным сводом со световым фонарем; сомкнутые своды имеют также открытые в храм алтарь и трапезная. Простая штукатурная отделка стен помещений соответствует строгости внешней архитектуры.

После 1917 года храм был закрыт. Здание использовалось под склад. С 1987 года в храме возобновились Богослужения.

• Городков В. Архитектурные образы Брянщины. - Тула: Приок. кн. изд-во, 1990. - С. 90-91.
• Свод памятников архитектуры и монументального искусства России: Брянская область. - М.: Наука, 1996. - С. 510-511.
• Филарет (Гумилевский Д.Г.). Историко-статистическое описание Черниговской епархии. - Чернигов, 1873-1874. - Кн. 7. - 1873. - С. 5.
• Цапенко М. Земля Брянская. - М.: Искусство, 1972. - С. 90-91.

• Васильцова Е. Храмы города//Стародуб. вестник. - 2002.- 2 апр. (№28).
• Поклонский Д. Николаевская церковь в Стародубе-Северском//Ленин. путь (Стародуб,). - 1991. - 16 июля.