Исключительно своеобразен интерьер церкви Николая Чудотворца, имеющий необычную двустолпную конструкцию, внешне не выявленную и даже скрытую за привычными для фасадов храмов XVII века формами.
Два мощных столба расположены в центральной части обоих этажей здания. Внизу, в подклетном этаже, они поддерживают простые коробовые своды, а в основном верхнем помещении - служат опорой более сложной системе перекрытия.
Двустолпие сравнительно редко встречается в древнерусском культовом зодчестве, составляя совершенно особый архитектурный тип среди храмовых зданий XVI - XVII веков, распространенный преимущественно на северо-востоке Руси, в том числе и в Вологде.
В 1793 году интерьер Никольского храма получил пышную барочную отделку, частично сохранившуюся и в настоящее время.