Die klassische Tempelfassade der kurz Tolentini genannten Kirche wurde von Andrea Tirali im frühen 18. Jahrhundert errichtet. Der Raum, der an sie anschliesst entstand aber schon von 1591 bis 1602, entworfen hat ihn Vincenzo Scamozzi. San Nicolo ist die Kirche des Theatinerordens, der hier von Gaetano aus Thiene im Jahr 1528 ins Leben gerufen wurde.Der Bau erhebt sich über einem lateinischem Kreuz mit Seitenkapellen. Die Vierungskuppel ist schon bald nach ihrer Fertigstellung eingestürzt; heute befindet sich an ihrer Stelle eine flache Decke, deren illusionistische Malerei von Gerolamo Mengozzi Colonna allerdings eine Kuppel vortäuschen. Neben venezianischen Künstlern (Palma il Giovane, Sante Peranda, Leandro Bassano, Pietro Damini) sind hier auch Ausländer aus der Barockzeit vertreten. Besonders hervorzuheben sind der Heilige Laurentius vom Genueser Bernardo Strozzi oder eine Verkündigung vom Neapolitaner Luca Giordano. Aus Genua stammt auch der Bildhauer Filippo Parodi, der in der Chorkapelle das bewegte Denkmal für den Patriarchen Francesco Morosini (1678) schuf. Von Baldassare Longhena ist der Hochaltar in Form eines Rundtempels.