Храм Святителя Николая Чудотворца на Валухе получил свое название от местности, где был построен. Историк-краевед И.Н.Муромцев предполагал, что топоним «Валух» происходит от глагола «валить». Якобы лес, росший здесь, «свалили» под церковное строение, а место стали называть «валухой». Учитывая, что рядом с храмом располагались принадлежавшие Спасо-Прилуцкому монастырю сёла Коровничье и Выпрягово, наименования которых связаны со скотом, можно предположить и происхождение топонима «Валуха» от схожего по смыслу слова. Так, например, в церковно-славянском словаре «волоухъ» (волух) – «коровий, бычий пастух». Одно из значений глагола «валушить» – скопить, лечить скотину; отсюда «коновал» – занимающийся лечением домашней скотины.
Первые сведения о церкви относятся к середине XVI в. Храм Николая Чудотворца упоминается в сотной выписи вотчин монастыря 1543 г.: «В Коровниче ж церковь Никола Чудотворец, да теплая Все святые, во дв[оре] никольский поп Василей, во дв[оре] диакон Некрас Андреев сын» (Шумаков, с.70). Теплый «вверх» храм Всех святых упоминается в переписной книге имущества и вотчин Спасо-Прилуцкого монастыря 1593 г. В книге 1646 г. храмы описаны более подробно: «церковь Воскресения Христова древяна вверх, клинчатая, да предел Успения, другой предел Николы Чудотворца, другая церковь Всех святых древяна вверх шатровая» (Описание вологодского Спасо-Прилуцкого монастыря, с.12).
В архивах Спасо-Прилуцкого монастыря историку-краеведу Н.И.Суворову удалось обнаружить интересные сведения, касающиеся истории храма: «При этой церкви, начало которой надобно относить ко временам, близким к основанию Спасо‑Прилуцкого монастыря, существовал в древности женский Николаевский монастырь...». Однако точные даты основания и упразднения обители неизвестны. Сведения о ней, выявленные Суворовым, относятся к периоду с 1576 по 1691 г. В Никольском девичьем монастыре находилось в разные годы от 17 до 34 сестер, среди которых примерно 2/3 составляли старицы-постриженицы, а 1/3 – еще не принявшие постриг белицы. В 1653 г. при церкви в деревянной ограде стояло 16 келий и две полукельи, из них монастырю принадлежали лишь пять, а остальные постройки были собственностью сестер. Среди сестер различались «вкладчицы», внесшие крупный (в одном известном случае – 20 руб.) вклад в Спасо-Прилуцкий монастырь и содержавшиеся во всём на монастырский счет, и «невкладчицы», жившие в собственных кельях, видимо, на свой счет. Управлялся монастырь игуменьей (Суворов, с. 54–60).
Первое каменное церковное здание было построено в конце XVII в. Сохранилась копия приговора схода священников, слуг Спасо-Прилуцкого монастыря и прихожан о его строительстве: собравшиеся договорились, что «в нынешнем во [7]188-м [т.е. 1680] году в начало строения церкви теплыя и трапезы порядить в кирпишное дело церковною казною», а начиная со следующего года расходы на строительство должны были лечь на прихожан (Старая Вологда..., с.129–130). В 1688 г. в селе Коровничье писцы зафиксировали: «...церковь древяная во имя Воскресения Христова, а в ней предел во имя Успения Пречистой Богородицы. Да другой предел Николая Чудотворца, что на Валухе. Да вновь построена церковь теплая и трапеза каменная об одной главе во имя Всех святых, а в церквах Божия милосердия образы и книги, и ризы, и свечи поставные, и на колокольнице колокола, и всякое строение мирское приходских людей» (Переписные книги..., с.102). Однако уже в 1689 году, по сведениям Вологодской летописи, «церковь теплая Всех святых, и колокольница, и берег» сгорели (ПСРЛ, т.37, с.187). Возможно, сведения именно об этой постройке сохранились в церковной летописи 1868 г.: «каменная, незатейливой архитектуры, невысокая, с толстыми стенами и маленькими оконцами церковь, с низенькой шатровой колокольней».
Холодный каменный храм в честь Воскресения Христова, по сведениям И.Н.Муромцева, был построен в середине XVIII столетия и освящен 19 февраля 1755 г. спасо-прилуцким архимандритом Арсением.
В 1847 г. колокольня соединена низкой папертью с теплым храмом. В начале XIX в. к южному и северному входам в холодный храм были пристроены крыльца, увенчанные с трех сторон треугольными фронтонами (сохранилось только южное). В 1845 г. церковь вместе с кладбищем была обнесена каменной оградой, в которой с северо-западной и юго-восточной сторон устроены ворота. В 1916 г. на средства М.Коробова полы в теплой церкви были выложены метлахской плиткой. В XIX в. храм был украшен местными мастерами настенной живописью.
В Никольской церкви к началу XX в. было три престола. Престол в холодном храме был освящен в честь Воскресения Христова. В теплой церкви находились престолы: во имя Николая Чудотворца (главный) – на правой стороне (вновь освящен в 1880 г. епископом Вологодским и Устюжским Феодосием) и в честь Успения Божией Матери – на левой стороне.
В начале 1930-х гг. после закрытия храма в церковном здании какое-то время был склад Государственной автоинспекции. В 1992 г. под предолгом реставрации со здания церкви были сняты главы и кровля, из оконных проемов вынуты рамы, но работы остановились. В 1995 г. реставрацию пытались возобновить, но из-за отсутствия денег она не была продолжена. В 2010 г. архитектором А.М.Дворник был подготовлен проект реставрации храма, но в 2012 г. пожар уничтожил часть кровли здания. В настоящее время церковь находится в аварийном полуразрушенном состоянии.
Церковь, выполненная в формах начала века («восьмерик на четверике»), получила оформление фасадов в стиле барокко. В ее композиционно-пространственном решении проявились черты провинциальной архитектуры. В массивном, устремленном ввысь двусветном четверике своды поддерживают два столпа, а восьмерик, над которым возвышается небольшой глухой барабан, заметно меньше по размерам четверика. Примыкающий с востока прямоугольник алтаря дополнен полукруглой апсидой. С запада к холодному примыкает перестроенный в XVIII в. низкий теплый храм.
В 1810 г. колокольня была перестроена в духе зрелого классицизма. Эта сохранившаяся до наших дней величественная ярусная постройка с тонким шпилем богато украшена колоннами, треугольными фронтонами, декоративными арками и нишами, карнизами с поясками «сухариков». Нарядным убранством фасадов звонница противопоставлена скромному облику храма.