Biserica „Sfântul Nicolae” - Dintr-o zi este ridicată pe locul unei bisericuțe de lemn, atestată documentar în prima jumătate a sec. al XVII-lea. Mica biserică primise numele „Dintr-o zi” pentru că ar fi fost înălţată într-o singură zi de ctitorul ei Neagul Postelnicul – un strămoș al doamnei Maria Brâncoveanu.
Cronicarul Radu Greceanu consemnează că în anul 1702 doamna Maria, rădicând acea [biserică] dă lemnu din temelie, dă piatră o au zidit, foarte iscusită şi gingaşă făcând-o, o au înfrumuseţat atât pă dinlăuntru cât şi pă din afară, precum să şi vede. Aceasta a preluat numele de Biserica „Dintr-o zi” de la vechea bisericuţă de lemn, ctitorită de Neagul. Din pictura originală, de la 1702, se mai păstrează doar icoana Sfântului Nicolae, zugrăvită pe peretele de apus al bisericii, deasupra intrării principale.
O vreme, între 1813-1825, domnitorii munteni și suita lor intrau în biserică direct în cafas, printr-o deschizătură în zidul de sud, venind de la reşedinţa domnească de peste drum de biserică printr-un coridor, construit anume pe deasupra străzii.
În timpul domniei lui Grigorie Ghica al IV-lea (1822-1828), biserica a fost restaurată și repictată, după ce, în anul 1825, un incendiu o avariase grav. De atunci datează și catapeteasma și pisania (inscripţia) de deasupra uşii de intrare. Textul transcris al pisaniei este următorul:
ACEASTĂ SF[Â]NTĂ BISERICĂ, CE SĂ NUMEȘTE DINTR-O ZI, [CU] HRAMUL SFÂNTULUI IERARH NICOLAE, AU FOST MAI’NAINTE FĂCUTĂ DE LEMN; ȘI, ÎNVECHINDU-SĂ, LUMINATA DOAMNĂ MARIA A MĂRI[E]I SALE CO[N]STANTIN BASARAB BRÂNCOVEANU V[OIE]V[O]D, LA LEAT 1702, DE LA NAȘTEREA DOMNULUI NOSTRU IISUS HRISTOS, ÎNDEMNÂNDU-SĂ, AU FĂCUT-O DE ZID ȘI AU ÎNFRUMUSEȚAT-O CU TOATE [CELE DE TREBUINŢĂ], SPRE POMENIREA MĂRI[E]I SALE, ISPRAVNIC FIIND DUMNEALUI IANACHE VĂCĂRESCU, VEL AGĂ. ÎN URMĂ, LA LEAT[UL] 1825, ÎN ZILELE MĂRI[E]I SALE GRIGORIE GHICA V[OIE]V[O]D AL PATRULEA, ÎNTÂMPLÂNDU-SE DE S-AU ARSU CU TOTUL, S-AU PRE[ÎN]NOIT ȘI S-AU ÎNFRUMUSEȚAT, PRECUM SĂ VEDE, CU AJUTORUL MĂRI[E]I SALE [GRIGORIE GHICA] ȘI [AL] ALTOR PRAVOSLAVNICI, PRIN SILINŢA DUMNEALUI BIV VEL STOLNIC STANCIU, EPITROPUL ACEŞTII SFINTE BISERICI, ISPRĂVINDU-SE DE PRE[ÎN]ÎNOIT LA LEAT[UL] 1827 S[EP]T[EMBRIE] 1.
În anul 1915 Biserica a fost declarată monument istoric prin Înalt Decret Regal. Între anii 1911 și 1947 Biserica „Sfântul Nicolae” - Dintr-o zi a fost dată în folosința Comunității ortodoxe albaneze din București. În această perioadă a slujit aici, pentru scurt timp, şi preotul albanez Fan Noli, luptător pentru independenţa Albaniei şi pentru autocefalia Bisericii Ortodoxe Albaneze.
Începând cu anul 2004 monumentul a intrat într-un amplu proces de consolidare și restaurare, sub coordonarea părintelui paroh Vasile Ioana. Proiectul, întocmit de arhitectul Niels Auner, a cuprins următoarele lucrări: consolidarea structurii de rezistenţă, restaurarea picturii, a catapetesmei, a cafasului şi a mobilierului, refacerea pavimentului şi a tâmplăriei, restaurarea faţadei, înlocuirea turlei existente cu una în stil brâncovenesc, refacerea acoperişului ș.a. Cu această ocazie, s-au efectuat și săpături arheologice în interiorul şi în exteriorul bisericii, lucrări care au scos la lumină numeroase vase ceramice, bijuterii şi diverse monede din secolele XVII-XIX.
Pictura actuală a fost executată în tehnica fresco şi datează din jurul anului 1827. Ea este una de tranziţie, între tradiţionalul stil bizantin şi noul stil pictural influenţat de arta murală occidentală. Restaurarea începută în anul 2003 a scos la iveală frumuseţea originală a acestei picturi, păstrată aproape integral.
Biserica a fost resfinţită în ziua de 29 aprilie 2012, de către Preafericitul Părinte Patriarh Daniel, cu prilejul împlinirii a 310 de existenţă şi al finalizării lucrărilor de restaurare.
În continuarea acestei bogate istorii, Biserica „Sfântul Nicolae - Dintr-o zi” reprezintă și astăzi un reper spiritual pentru credincioșii bucureșteni.
Din luna martie a anului 2021, în Biserica noastră a fost adusă o copie în mărime naturală a Icoanei făcătoare de minuni a Maicii Domnului Paramythia, de la Mănăstirea Vatoped, din Sfântul Munte Athos.
În acest spațiu binecuvântat, prin împreună-participarea slujitorilor și a credincioșilor Bisericii, se desfășoară o dinamică activitate pastoral-misionară. Aceasta este centrată pe mărturisirea învățăturii creștine în cea mai autentică și totodată actuală formă, pe participarea activă la sfintele slujbe și pe îmbogățirea duhovnicească continuă prin cateheze și întâlniri duhovnicești, prin organizarea de pelerinaje la locuri și oameni cu viață sfântă, prin acțiuni filantropice. Astfel, în Biserica noastră se dă o importanță firească atât cultivării cuvântului, cât și faptelor creștine concrete.Beneficiind de poziția sa în centrul Capitalei, Biserica „Sfântul Nicolae” - Dintr-o zi organizează și evenimente cultural-artistice și recreative, care au drept efect consolidarea legăturii dintre credincioși: concerte vocal-simfonice, piese de teatru jucate de copiii Bisericii, concerte instrumentale susținute de tinerii din parohie, ateliere de creație cu scop filantropic, vizite la muzeele bucureștene, concursuri de fotografie, ieșiri cu bicicletele, drumeții la munte.