V interiéru kostela stojí za pozornost varhany a nástropní fresky zobrazující životy světců sv. Mikuláše, sv. Benedikta a motivy ze Starého zákona. V letech 1735–1736 je vytvořil bavorský malíř Kosma Damián Assam. Hlavní oltář z umělého mramoru pochází z roku 1737. Štukovou výzdobu kostela provedl Bernardo Spinetti, sochařskou výzdobu vstupního průčelí a interiéru obstaral Antonín Braun.

Hlavní panikadilo (chrámový lustr) tvaru carské koruny se zavěšeným čtyřstranným křišťálovým křížem věnoval roku 1880 místní pravoslavné církvi ruský car Alexandr II.Lustr o hmotnosti 1400 kg pochází z harrachovských skláren.

Dnešní kostel byl postaven na místě vyhořelého gotického farního kostela, který je zmiňován k roku 1273. Byla to bazilika v západním průčelí uzavřená hranolovou věží krytou jehlancovou stříškou, k níž přiléhala budova fary a farní školy, jak je vidět na dobových vyobrazeních z let 1606 - 1645. Kostel sv. Mikuláše tvořil protiváhu kostelu Matky Boží před Týnem stojícímu diagonálně přes Staroměstské náměstí. Z původní stavby se dochovalo jen několik stavebních prvků zabudovaných v dnešním sklepení. Za panování krále Václava IV. se stal jedním z husitských, či lépe reformačních, center. Je spojen se jmény Jana Milíče z Kroměříže a Matěje z Janova.

Roku 1635 získali gotickou baziliku montserratští benediktini, mniši přišlí z Emauzského kláštera (Na Slovanech). Přistavěli k němu nejprve kvadraturu kláštera. Mezi lety 1730 a 1739 byl podle návrhu Kiliána Ignáce Dientzenhofera zbudován dnešní kostel a po jeho západní straně budova prelatury.

Za panování císaře Josefa II. byla část kostelního vybavení zrekvírována, včetně zvonů. Podle pověsti byl jeden z nich věnován obci Dolany (okres Plzeň-sever). Socha sv. Jana Nepomuckého byla přenesena na most do Přeštic, odkud se zřítila v 80. letech 20. století do řeky. Byla rekonstruována a přenesena do Lapidária Národního muzea.

2. ledna roku 1920 byla v kostele vyhlášena nová Církev československá husitská, jejímž prvním biskupem se stal dr. Karel Farský. Tuto událost připomíná také pamětní deska v interiéru chrámu. Církev v kostele působí dodnes.