Door alle verbouwingen maakt de Nicolaïkerk vanbinnen een grootse indruk. De verschillen tussen het dertiende-eeuwse en het vijftiende-eeuwse deel van het godshuis zijn aan de binnenkant goed zichtbaar: schip, dwarspand en koortravee hebben romano-gotische koepelgewelven, terwijl de zijbeuken en de zuidelijke kapel gotische kruisgewelven bezitten. De noordelijke kapel is overdekt met een stergewelf.De aangebrachte schilderingen in het middenschip stellen de beschermheiligen van de bouwvakkers voor: Castorlantis, Clatiditis, Nicostraitis en Semproniantis. Een schildering van Sint-Nicolaas, beschermheilige van schippers en handelaren, bevindt zich op het gewelf van de koorsluiting.

De kerkinventaris bestaat onder meer uit diverse herenbanken, twee tribuneachtige banken uit de zeventiende-eeuw en een preekstoel uit 1665, rustend op de hals van een pelikaan - het motief van het Damster stadswapen. In het koor liggen bewerkte grafstenen van leden van de families Snelgersma en Houwerda. Het orgel is gemaakt door Albertus A. Hinsz in het jaar 1774. Hierbij werden onderdelen van het oude orgel uit omstreeks 1500 gebruikt.

Aan de noordzijde van het bedehuis staat de kerktoren uit 1834.

De Rijksdienst voor de Monumentenzorg in Zeist maakte een selectie van de meest representatieve monumenten uit het Nederlands bouwkundig erfgoed. Dit is het derde deel in een serie van vijf over religieuze monumenten.