Одна из достопримечательностей Грайворона — храм святителя Николая Чудотворца. Это единственная церковь в городе, которая сохранилась до наших дней с дореволюционных времён. Главный престол освящён в честь Николая Чудотворца, южный придел — изначально в честь Святителя Тихона Задонского, а позже и Святителя Иоасафа Белгородского, а северный — в честь Архистратига Михаила.
Изначально храм построили из дерева без единого гвоздя. Внутри установили деревянный резной иконостас с позолотой. Но в 1860 году здание сгорело. Через пять лет на месте пожара возвели и освятили каменную однокупольную Никольскую церковь. Памятную дату увековечили на въездных воротах металлическими цифрами, обрамлёнными лучами восходящего солнца. В церковь поместили уцелевший при пожаре иконостас из деревянной церкви.
В годы Великой Отечественной войны часть церковных ворот с памятным знаком разрушил снаряд. А отступающим в 1943 году от Грайворона немцам приглянулся иконостас. Они оповестили священника, что намерены увезти резную перегородку с собой. За ночь настоятель снял с иконостаса всю позолоту и испортил внешний внешний вид конструкции. На следующий день немецкий офицер увидел испорченный иконостас и начал стрелять в верхнюю центральную часть над Царскими вратами. Там была икона Бога Саваофа, пули пробили облачение, но ни одна не попала в лик. Отверстия сохранились до наших дней.
Богослужения в церкви не прекращались ни на один день с момента её основания. В 2012 году храму присвоили статус соборного. Он поддерживает и активно участвует в работе Духовно-просветительского центра и входит в состав Белгородского Благочиния. При храме действует детская воскресная школа.