La chiesa di San Nicola è ubicata su una piccola altura e domina l'abitato del paese. Nel Medioevo fu sede della diocesi di Ottana, soppressa agli inizi del XVI secolo, Essa fu consacrata nel 1160, come risulta dalla pergamena originale custodita nell’Archivio parrocchiale e rinvenuta sotto l’altare maggiore nel 1912.

La chiesa (m 28 x 15, alta m 15 circa) ha pianta a croce "commissa". Benché sia stata costruita in unica fase, con l'uso della stessa pietra vulcanica, fatto che le conferisce una certa omogeneità, vi si possono riconoscere due momenti costruttivi. L'abside, disposta a Est, il transetto e il fianco N appartengono alla prima fase. La facciata e il fianco Sud appartengono alla seconda. A Sud, dove si sarebbe dovuto innalzare il campanile a canna quadrata, mai edificato, si nota la linea di giunzione dei due momenti di fabbrica.

Fu sede vescovile per cinque secoli; la diocesi di Ottana è documentata nel 1112 (Johannes episcopus octanensis), nel 1116-39 con sede a Orotelli, nel 1160 con sede ad Ottana e vi restò fino al 1502 quando fu unita a quelle di Castro e Bisarcio e traslata ad Alghero. L’8 dicembre del 1503 fu definita soppressa da Papa Giulio II.

La chiesa di Ottana è una delle più importanti chiese romaniche della Sardegna; l’impianto è a croce commissa con abside orientata, bracci dal transetto voltati a botte, aula mononavata con copertura lignea. Scavi archeologici, effettuati all'interno della chiesa di San Nicola in occasione dei restauri, hanno rivelato la preesistenza di una chiesa altomedievale, forse monastica. L'edificio divenne cattedrale della diocesi di Ottana e fu ricostruito entro il 1160, quando venne consacrato dal vescovo Zaccaria, come tramanda l'epigrafe in una striscia di pergamena, che si conservava dentro un astuccio metallico rinvenuto all'interno dell'altare.

La facciata è su tre ordini, con lesene che formano tre grandi arcate nei primi due ordini e una falsa loggia nell'ultimo. Il portale è architravato, con arco a sesto rialzato. In asse con il portale, una bifora illumina l'aula. In facciata rimangono bacini ceramici. All'interno, l'aula è mononavata con copertura in legno, mentre i bracci del transetto sono voltati a botte. Nel braccio nord del transetto si conserva l'importante dipinto trecentesco conosciuto come Pala di Ottana. Si tratta di un polittico a tempera su tavola, attribuito al Maestro delle tempere francescane. Rappresenta nel trittico inferiore i Santi Nicola e Francesco e storie della loro vita. Grazie ai personaggi identificati dall'iscrizione dipinta e rappresentati ai piedi della Madonna col Bambino nella tavola superiore "il vescovo francescano Silvestro di Ottana e il donnicello (erede al trono giudicale) riconosciuto come il giovane Mariano IV d'Arborea" si può datare tra il 1339 e il 1343.