Temeliile primei biserici în Olteniţa au fost puse odată cu fondarea oraşului, în primăvara anului 1853, aşa cum de altfel a susţinut şi Al. Mărculescu într-o istorie a oraşului. Pe fundaţia acestei prime bisericii a oraşului Olteniţa s-a pus piatra de temelie a unei noi biserici în vara anului 1858, într-o zi foarte călduroasă. Pe locul destinat construirii bisericii, locuitorii oraşului Olteniţa au ridicat un cort uriaş, la adăpostul căruia s-a desfăşurat ceremonialul. Personajul principal asupra căruia s-a îndreptat toata atenţia a fost caimacamul Ţarii Romaneşti (locţiitorul de domn) prinţul Alexandru Dimitrie Ghica. Atunci s-a hotărât ca hramul bisericii să fie Sf. Ierarh Nicolae şi Sf. Alexandru. În anul 1909 parohia avea 1383 familii, adică 6093 suflete. Biserica era întreţinută de comună şi avea o prăvălie.

În tinda bisericii se păstrează crucea de marmură pe care sunt transcrise cele două tranzacţii încheiate de epitropia olteniţenilor (în anul 1852) şi de „magistratul noului oraş“ (pe 16 februarie 1858) cu Casa prinţului Alexandru Ghica, pentru înfiinţarea oraşului Olteniţa. Acest monument reprezintă actul de naştere al oraşului. Tot aici se afla şi centrul oraşului, sau „Kilometrul Zer“, marcat printr-un bumb de oţel, plantat în mijlocul pragului de la trecerea din pridvor în pronaosul bisericii, punct geodezic, care are o valoare simbolică deosebită, deoarece biserica, conform tradiţiei strămoşeşti este aşezată în centrul comunităţii.

Această catedrală are formă de cruce, cu lungimea de 31,80 m, lăţimea în dreptul pronaosului de 12,20 m, în dreptul absidelor de 16 m, înălţimea la cornişă de 8,15 m, iar la turla mare de 25 m. Biserica are două turle, una mică de formă pătrată aşezată deasupra pronaosului, iar cealaltă, poligonală la exterior, are la interior formă circulară, şi se sprijină pe arcele bolţilor ce deschid pandantivi largi. Altarul are formă poligonală atât la interior, cât şi la exterior şi se desparte de naos printr-o catapeteasmă sculptată în lemn, învelită în foiţă de aur. De o parte şi cealaltă a naosului întâlnim absidele care au formă poligonală atât la interior, cât şi la exterior. Pronaosul are formă dreptunghiulară, acoperit de o calotă sferică, sprijinită pe patru pandantivi pe care este pictatã Sfânta Treime. Tot deasupra pronaosului se află cafasul de dimensiuni mari, având o balustradă lucrată în lemn, frumos ornamentată. Atât în naos, cât şi în pronaos sunt atârnate trei policandre lucrate în bronz.

Intrarea în curtea bisericii se face pe sub o clopotniţă maiestuoasă, poziţionată stradal, ce are o turlă zidită în formă pătrată, având la bază o formă dreptunghiulară despărţită în două printr-o arcadă unde sunt fixate porţile de intrare. În partea dinspre miazănoapte a bisericii întâlnim o capelă mortuară de dimensiuni mari, ce are o turlă pictată la exterior de formă dreptunghiulară, sprijinită jumătate pe capelă, iar cealaltă jumătate pe doi stâlpi la intrare.

În curtea bisericii se păstrează mormântul primului primar al oraşului Olteniţa: Matache Ioan sau Tache Magistratul.