Kauno seserų benediktinių Šv. Mikalojaus gotikinė šventovė pastatyta XV a. Pirmąkart paminėta 1503 m. fundaciniame rašte, kuriuo perduota Kauno parapinei bažnyčiai, nuo XV a. pab. turėjo kunigą. 1624 metais Kauno maršalka paskyrė bažnyčią vienuolėms benediktinėms. 1627 m. suremontuota, pastatytas medinis vienuolynas. XVIII a. bažnyčia ir vienuolynas aptverti mūro tvora. 1924 m. pastatyta klebonija. 1936–1940 m. bažnyčia remontuota bei rekonstruota. Interjeras dekoruotas pagal Liudo Truikio projektą. Įrengtas naujas didysis altorius. Langų vitražų projektus kūrė L. Truikys, pagamino F. Mayer (Miunchenas).

Bažnyčia turi originalų bokštą, ypač vertingi jos tinkliniai bei žvaigždiniai interjero skliautai. Mūrinė, gotikinė, asimetriško plano (vienintelė tokia Lietuvoje), vienabokštė, vienanavė. 1948 metais bažnyčia ir vienuolynas buvo uždaryti. Ilgą laiką buvo knygų saugykla. Po atšventinimo 1992 m. bažnyčia tapo rektoratu, o 2009 m. vasario 23 d. šventovė perduota Kauno seserų benediktinių vienuolynui ir yra vadinama Kauno seserų benediktinių vienuolyno bažnyčia išlaikant jos titulą. Ilgametis bažnyčios rektorius ir seserų kapelionas (1992–2014 metais) buvo mons. Vytautas Sidaras. 1938 m. vyskupo Teofilio Matulionio rūpesčiu įvesta nuolatinė Švč. Sakramento adoracija, kuri 1948–1992 metais uždarytoje bažnyčioje buvo nutrūkusi.

Nuo 1992 m. atnaujinta, dabar kasdien, išskyrus pirmadienį, Švč. Sakramentas adoruojamas nuo 9 iki 18 val. 2017-aisiais, Arkivyskupo Teofilio Matulionio metų proga, seserys benediktinės rengia Švč. Sakramento adoraciją už Lietuvą ir pirmaisiais mėnesių pirmadieniais. 2017 m. kovo 26 d. buvo švenčiamas bažnyčios atšventinimo 25-erių metų jubiliejus. Ta pačia proga rektorato bendruomenę lankęs Kauno arkivyskupas Lionginas Virbalas palaimino naujus bažnyčios vargonus.