Foi declarado monumento histórico-artístico por decreto gobernativo o 3 de xuño de 1931.
San Nicolás de Portomarín considérase a primeira obra na provincia de Lugo que mostra a influencia de Mateo, onde se aplicaron as súas técnicas e se formaron novos artistas que as difundirían por toda a Ribeira Sacra e na segunda fase da Catedral de Lugo. Ten dous rosetóns de vidreiras; a maxestosa portada calada é unha das máis grandes de Galicia, xunto coas de Ourense e Ribas de Miño, mide 5 metros de diámetro con 12 óculos interiores e 12 exteriores de vidreiras, e servía como reloxo de sol. O segundo rosetón coroa o arco triunfal enmarcado cun patrón de xadrez. As dimensións exteriores da igrexa son de 35 metros. A nave mide 24,50 m de longo por 13 m de ancho exteriormente e 21 m de longo, 10,50 m de ancho e 18,20 m de alto interiormente. A calidade da talla e a súa cronoloxía levaron a autores como Pita Andrade (1922-2009), historiador da arte e museógrafo español, a considerar a presenza do propio Mestre Mateo na construción da igrexa fortificada.
O altar maior cubría toda a parte semicircular da ábsida. De estilo barroco, totalmente dourado con pintura ao óleo, era un modelo no seu xénero polos baixos e medios relevos tallados na parte superior, a exuberancia de motivos vexetais, a rica ornamentación e a harmonía xeral. No centro había un baldaquín coa imaxe de San Nicolao, patrón da vila. A ambos os dous lados había dous baldaquinos, un coa imaxe de San Isidro, o outro ocupado temporalmente por San Roque ata a festividade do santo, cando foi trasladado á súa ermida. A igrexa posuía reliquias da época dos Reis Católicos, como unha peza cerámica agora no Museo Provincial de Lugo, que representa unha maqueta do medallón central do portal plateresco da Universidade de Salamanca e un busto dos monarcas sostendo o mesmo cetro, como símbolo de unidade e cun lema en grego que di: “A Universidade aos Reis e os Reis á Universidade”.
Foi o traslado, montaxe e restauración de elementos históricos máis importante do antigo Portomarín ao novo, abarcando todo o centro da vila, o máis importante de Europa e o máis famoso da segunda metade do século XX. O sistema empregado sería o empregado posteriormente no traslado dos templos nubios en Exipto para a construción da presa de Asuán. O arquitecto e restaurador Pons Sorolla estivo a cargo do proxecto. A construtora Varela Villamor levou a cabo os traballos, que comezaron en 1960 e concluíron en 1964. . En total, consta de 16.000 pedras ou bloques que catro traballadores trasladaron á zona de almacenamento designada, onde foron colocados en estrita orde numérica.
O traslado orzamentouse no proxecto redactado en 1955 en 4.521.082,93 pesetas da época, sendo o custo final de 5.000.000. Non se puxo en funcionamento ata meses despois do traslado da vila; durante este tempo, celebráronse servizos relixiosos na igrexa de San Pedro. Pons-Sorolla i Arnau (1917-2011) levou a cabo o proxecto en solitario, como director da sección de cidades artísticas da Dirección Xeral de Arquitectura e Belas Artes. O seu papel foi impedir e opoñerse, de tres xeitos distintos, á retirada dun monumento nacional dunha vila que fora inundada, a pesar de ser un conxunto histórico-artístico declarado e, á súa vez, un dos fitos do século II dentro da área histórico-artística máis ampla do Camiño de Santiago. A única oposición ao seu traslado proviña da mocidade da vila, que realizou unha protesta dentro da igrexa. A protesta rematou coa súa detención e unha multa de 250 pesetas por orde gobernativa, por alteración da orde pública segundo a Lei de Vagancia e Desorde Pública. Anteriormente, en 1942, a igrexa fora sometida a traballos de conservación, incluíndo reparacións do tellado e a limpeza dos rosetóns.