Церковь каменная холодная двупрестольная была построена в Двуречках в 1811 году на средства прихожан. Главный престол – во имя св. Николая Чудотворца и придельный – во имя Покрова Пресвятой Богородицы. По данным 1876 года Никольская церковь была приписной к Михайло-Архангельской церкви с. Фащёвка.
В 1869 году распространена храмовая часть и построена трапезная. В 1907–1911 годах по проекту архитектора В.И. Фреймана трапезная расширена. Фасадные плоскости основного объема, алтаря и трапезной почти совпадают, образуя в плане прямоугольник. Алтарная часть несколько понижена. Над трапезной возвышается ярус колокольни. Восточный фасад алтаря по центру выделен ризалитом. Северный и южный фасады в храмовой части оформлены в виде четырехпилястровых портиков, где профилированные прямоугольные окна с лучковыми перемычками завершаются сандриками в виде треугольных фронтонов и акцентированы круглыми окнами второго света. Прямоугольные окна трапезной большие по размеру так же завершаются сандриком в виде фронтона. Простенки между окнами оформлены плоскими пилястрами.
В 1839 году упоминается диакон Иван Петрович Петров. Родился примерно в 1803 году. В 1826 году закончил Тамбовскую духовную семинарию. В 1876 году собственного штата церковь не имела, а обслуживалась штатом Архангельской церкви с. Фащёвки: настоятелем – священником Василием Васильевичем Волковым, и помощником настоятеля – священником Петром Сергеевичем Кедровым. Оба священника были студентами, рукоположенными в 1866 году. Церковным старостой Никольской церкви был государственный крестьянин Бахаев, с 1874 года.
По данным 1893, 1911 гг., штат церкви состоял из священника, диакона и двух псаломщиков. По данным 1893 года, священником продолжал служить Василий Васильевич Волков, 61 года. Правда, дата рукоположения указана 1 января 1860 года. Награждён наперсным крестом. Диаконом служил Александр Николаевич Виндреевский, 23 лет, окончил курс семинарии, рукоположен 22 марта 1891 года. Псаломщиком был Павел Кондратьевич Флерин, 32 лет, из Екатерининского института. На должности второго псаломщика был священник Пётр Александрович Смирницкий, 59 лет, из Воронежской семинарии, рукоположен в 1859 году, награждён скуфьёй.
Из репрессированных священнослужителей известны: диакон Колчев Иван Семенович, псаломщик Кудрявцев Иван Александрович, священнослужитель Лукин Василий Семенович, церковный староста Мочалин Филипп Акимович, ктитор церкви Папин Тихон Игнатьевич. Колчев Иван Семенович, 1889 г.р., уроженец с. Малая Алабуха Грибанского района Воронежской области. Постановлением тройки ПП ОГПУ по ЦЧО от 07.10.1932 г. по ст. 58-10, 58-11 был приговорён к 10 годам лишения свободы. Постановлением Особого совещания при НКВД СССР от 04.05.1935 г. по ст. 58-10 был приговорён к 5 годам лишения свободы. Реабилитирован определениями Липецкой областной прокуратуры от 22.05.1989 г. и 23.05.1989 г. Кудрявцев Иван Александрович, 1897 г.р... уроженец и житель с. Двуречки Грязинского района. Постановлением тройки ПП ОГПУ по ЦЧО от 13.02.1933 г. по ст. 58-10 приговорён к 3 годам лишения свободы. Реабилитирован определением Липецкой областной прокуратуры от 26.06.1989 г. Лукин Василий Семенович, 1891 г.р., уроженец с. Богданово Кирсановского района Тамбовской области. Постановлением тройки УНКВД по Воронежской области от 20.01.1938 г. приговорён к расстрелу. Реабилитирован 26.07.1971 г. Мочалин Филипп Акимович, 1884 г.р., уроженец и житель с. Двуречки Грязинского района. Приговорён Воронежским областным судом от 31.10.1935 г. по ст. 58-10-2 к 3 годам лишения свободы. Реабилитирован определением Липецкой областной прокуратуры в соответствии с Законом РСФСР от 18.10.1991 г. Папин Тихон Игнатьевич, 1876 г.р., уроженец и житель с. Двуречки Грязинского района. Постановлением тройки УНКВД по Воронежской области от 15.10.1937 г. по ст. 58-10-2, 58-11 приговорён к 10 годам лишения свободы. Реабилитирован постановлением президиума Липецкого областного суда от 17.09.1960 г.
В 1935 году Никольский храм был закрыт, однако в 1944 (1945) году храм был возвращён верующим. После того как был закрыт Христорождественский собор г. Липецка, хранившаяся в нём чтимая икона Божией Матери «Страстная» была утеряна. Рассказывают, что вскоре икона была обнаружена жителями с. Двуречки плывущей по р. Воронеж. Образ был довольно сильно испорчен действием воды, поэтому верующие изготовили для неё своеобразную «ризу» из бархата и парчи. Так или иначе, икона Божией Матери «Страстная» сохранялась в Никольском храме до 2000 года. 30 июля 2000 года Митрополит Воронежский и Липецкий Мефодий в сослужении духовенства при многочисленном стечении верующего народа совершил крестный ход с перенесением Страстной иконы Божией Матери в кафедральный собор города Липецка.
15 октября 2011