Необычное название церкви объясняется просто: возведена церковь была в честь Николы Мокрого (вероятно, народное название Николая Чудотворца), а «галея» - это речное судно. Если учитывать то, что церковь стояла у речной пристани, название кажется вполне логичным. Храм возвели на средства ямщика И. Г. Павлыгина в 1732-1735 годах, так что Николо-Галейская церковь по сравнению с другими владимирскими храмами довольно молода.
К храму примыкает трапезная, так что он относится к типу храмов, называемых «трапезными». Имя архитектора неизвестно, но учёные предполагают, что зодчий был местный, владимиро-суздальский. В этом одностолпном храме очень просторное внутреннее помещение, в котором на стенах имеются росписи XIX века.
В 1930-х годах церковь была упразднена и в её здании располагался склад, а позже — реставрационные мастерские. Теперь храм отреставрирован после долгого использования не по назначению, изображения на стенах были подновлены, и с 1996 года храм снова действует.