La basílica de San Nicolás es el edificio más importante del románico apulense. Construido a partir de 1087, fecha en la que las reliquias del santo fueron robadas por los marineros de Bari al santuario de Mira, constituyó un modelo obligado para la construcción de numerosos edificios en la región.
La retirada de las reliquias se produjo en un momento en el que la ciudad de Bari intentaba recuperar la supremacía en la región tras el turbulento periodo de ascenso al poder de los normandos. Las reliquias no fueron entregadas al obispo de la ciudad, sino al monje benedictino Elías, que logró obtener el permiso de Roger Borsa, hijo de Guiscard, para construir un nuevo santuario que fuera un punto de referencia para el pueblo de Bari frente al poder del obispo. La construcción fue muy rápida si ya en 1089 el Papa Urbano II consagró el altar de la cripta coincidiendo con el traslado de las reliquias. Los luctuosos acontecimientos de Bari retrasaron la construcción de la iglesia al menos hasta los años posteriores a 1156, cuando la ciudad fue destruida por Guillermo I el Malo. Una nueva campaña de construcción condujo a la consagración definitiva en 1197. La fachada es la última parte de la iglesia en ser terminada y, por lo tanto, la que más difiere del diseño original.
Encerrada entre dos torres, la fachada es tripartita con pilastras. Originalmente incluía un pórtico que no llegó a realizarse y que debía cubrir un único portal de perfil centrado. El porche se añadió en la segunda fase de construcción, al igual que los dos portales laterales para dar mayor protagonismo a la parte inferior de la fachada.
El friso exterior del arco está cubierto con una rama habitada, que simboliza el tema eucarístico. En las esquinas, dos bajos relieves bizantinos representan a dos ángeles dirigiendo una ofrenda a San Nicolás, representado en el centro del luneto. El lateral de la iglesia está salpicado de poderosos arcos que amplían la anchura de la nave en planta para igualarla a la del crucero. Encima de ellos hay cinco logias airosas hexaforo sobre capiteles de muletas. Los arcos se cerraron en el siglo XIV para hacer capillas nobles en el interior de la iglesia, y se recuperaron en las restauraciones del siglo XX. Bajo uno de los arcos se encuentra la Porta dei Leoni (Puerta de los Leones), el conjunto escultórico y arquitectónico más importante de la iglesia.
Un portal completamente rodeado por una cornisa cubierta con una vid habitada está recubierto por una arquivolta cubierta con figuras de caballeros armados. A su alrededor, una cornisa saliente cae sobre dos columnas sostenidas por leones. En las jambas y el arquitrabe, las figuras humanas y animales se dirigen hacia un cantero en el centro. El interior de la basílica fue profundamente alterado por la construcción de los tres arcos transversales tras el terremoto de 1456. El arco más oriental se apoya en los pilares compuestos que interrumpen las filas de columnas longitudinales. Los otros dos requirieron que se duplicaran las columnas de los dos primeros órdenes de la nave reutilizando ejemplares antiguos aún disponibles en el lugar. Las naves están cubiertas con bóvedas de crucería cuyos arcos transversales caen sobre semicolumnas apoyadas en los muros laterales. Un triple arco con interesantes capiteles separa la nave del crucero. Los ábsides laterales son mucho más pequeños que el central. Las fachadas de los transeptos se abren con dos hileras de ventanas lanceoladas dobles; bajo ellas se encuentra el camino suspendido que conecta las galerías femeninas con las torres absidales. Bajo el crucero se extiende la cripta, a la que se accede por dos escaleras laterales. Dividida en treinta y seis tramos de bóveda de crucería, presenta un conjunto de capiteles muy interesante: la mayoría fueron realizados para la cripta entre 1087 y 1089.