Первым делом Мстислав в 1103 году возвел храм Благовещения в своей загородной резиденции — Городище, в честь рождения своего первенца Всеволода (во крещении — Гавриила). А поскольку построенный его прадедом Ярославом Мудрым Софийский собор оказался в полной власти новгородского архиерея, Мстислав решает возвести собственный храм напротив, на правом берегу Волхова, у городского дворца князя — на Ярославовом дворище, которое одновременно было главным центром торговли в Новгороде. Церковь была посвящена святителю Николаю Мирликийскому, чье почитание на Руси усилилось после перенесения его мощей в город Бари (Италия) в 1083 году.

Строительство Николо-Дворищенского собора началось в 1113 году (возможно, после победы над чудью на Бору), когда большую часть деревянного города уничтожил пожар. Однако через четыре года Владимир Мономах перевел сына на юг, в Белгород (современное село Белгородка в Киевской области Украины), и строительство, очевидно, приостановилось. Отношения сына Мстислава, Всеволода, с новгородцами были сложными, так что в 1136 году он был изгнан из города, а княжить пригласили из Чернигова князя Святослава Ольговича, при котором храм и был наконец освящен — 5 декабря, в канун памяти святого Николая. В том же году Святослава обвенчали в этом храме его священники, так как архиепископ Нифонт не благословил этот брак (вероятно, по причине близкого свойства жениха и невесты, что было запрещено церковными нормами).

Это трехнефное трехапсидное крестовокупольное здание по площади уступает Софийскому собору, но по высоте вполне сопоставимо с ним — перед мастерами явно стояла задача создать выделяющуюся архитектурную доминанту. В архитектуре храма заметно следование киевской моде: фасады делятся по горизонтали ярусами окон и ниш со ступенчатым профилем, а по вертикали — лопатками на прясла, завершенные закомарами, то есть полукруглыми формами, повторяющими внутренние очертания прилегающих сводов.

В отличие от других княжеских храмов Новгорода, у него не один, а пять куполов: в этом он подражает то ли Святой Софии Киевской, то ли Успенскому собору Печерского монастыря, то ли даже какому-то престижному византийскому образцу. На хоры-«полати» поднимались не по лестничной башне, а, очевидно, по переходу из соседнего дворца, хотя раскопки 2007 года к югу от церкви его следов не обнаружили, — впрочем, уже вскоре в храме была сооружена винтовая лестница. И хотя сейчас собор врос в землю на два с лишним метра, а внутри в XVI веке был устроен подвал-подцерковье, вертикальность храма по-прежнему ощутима.