В 1862 році в Миколаївці відкрили церковнопарафіяльну школу, в якій навчалося 27 хлопчиків і 3 дівчинки. Після земської реформи, сер. 70-х років XIX ст., школа в Миколаївці стає світською і повністю переходить під опіку земства. В 1894 р. було засновано відкрите однокласне училище. Його відвідували 69 учнів: 47 хлопчиків, 22 дівчинки.

На початку ХХ століття земство будує по трактовій дорозі Змунчилове – Новопавлівка, на лівому березі Чичиклії новий корпус 4-х класної школи навколо якого починає формуватися шкільне подвір’я. Цей корпус знаходився до 1984 року на тодішній центральній магістралі Миколаївки вул. Леніна (колишньому Бендером – Соколянському тракті), який перетинав Миколаївку зі сходу на захід. Навчання в цьому корпусі тривало до початку будівництва сучасного корпусу школи. 1913 р. – земство завершило будівництво і відкрило новий корпус на чотири класи. У 20-х роках тут працювала семирічна школа, в якій у 1927 році навчалися 330 дітей. Під час голодомору 1932-1933 років директор школи Семен Польовий, рятуючи дітей навколишніх сіл від голодної смерті, звозив їх велосипедом до школи, в якій було безкоштовне харчування. В 1938 році Семен Польовий був репресований та засланий до Сибіру (Красноярський край). 1937 р. – в Миколаївці засновано середню школу. 1940 р. – перший довоєнний випуск учнів Миколаївська СІП. В 1941-1944 рр. – в період румунської окупації існувала Церковнопарафіяльна чотирьохкласна школа з румунською мовою викладання окремих предметів. В 1944 р. – в корпусах школи розміщався польовий госпіталь радянської армії.
1944-1945 рр. – перший післявоєнний навчальний рік. В 1945 році, Миколаївка стає районним центром, в селищі розбудовується далі повна середня школа, а на початку 50-х років будується новий двохповерховий корпус, в якому на даний момент знаходиться районний відділ освіти. 01.09.1952 р. – вступило в дію двоповерхове нове приміщення середньої школи (теперішнє РВО)

до цього заняття проходили в шести окремих, часто пристосованих будівлях під школу, в центральній частині Миколаївки.

На початку 60-х років учнівський контингент Миколаївської середньої школи становив майже 1000 учнів і школа працювала в дві зміни. Але з погіршенням демографічної ситуації вже в 1975 році, кількість учнів в Миколаївській середній школі скорочується до 670 чоловік. В середині 60-х років школа отримує електроенергію і центральне опалення. Тоді ж добудовується ще один корпус для початкової школи навпроти навчального корпусу збудованого земством, який сьогодні віддано під квартири вчителям.
Школа мала сад, погріб, підсобне господарство, майстерні, окремо корпус їдальні по вул. Шкільній який тепер приватизовано, 4 вантажівки та одиницю гужового транспорту. В 1984 році розпочато, а в 1986 закінчено будівництво нового навчального трьохповерхового корпусу школи на 1176 учнів. Будівництво відбулося на старому шкільному дворі і більшість шкільних приміщень було знесено. 01.09.1986 року – відкриття нової будівлі школи, початок занять в сучасному корпусі Миколаївської ЗОШ

Перший навчальний рік в новому корпусі школи 1986р.

В 2004/2005 навчальному році в школі працювало 52 вчителя, навчалося 517 учнів, 32 предметні кабінети та класні кімнати, вечірні 10 і 11 клас, їдальня, де харчувалося за батьківські кошти в день до 160 учнів.

В 2007/2008 навчальному році в школі працював 41 вчитель, навчалось 417 учнів, 33 предметні кабінети та класні кімнати, шкільна їдальня, два комп’ютерні кабінети, на подвір’ї школи встановлено пам’ятник Тарасу Григоровичу Шевченку.