Η λαμπρότητα της αρχαίας Χερσονήσου αντικατοπτρίζεται στα πολλά μνημεία που έχουν έρθει στο φως μέσα και περιμετρικά της πόλης, ανάμεσά τους και τρεις μεγάλες βασιλικές. Μια από αυτές, η παλαιοχριστιανική Βασιλική του Αγίου Νικολάου βρίσκεται πάνω στη θάλασσα, στα ανατολικά της Χερσονήσου, εκεί που βρίσκεται σήμερα ο νεότερος ναός του Αγίου Νικολάου. Το όνομα του αρχικού τιμώμενου αγίου δεν είναι γνωστό, αλλά έχει επικρατήσει ως Άγιος Νικόλαος λόγω του νεότερου ναού.
Η βασιλική χρονολογείται από τον 6ο αιώνα και είχε πλάτος 50μ.x 19μ.. Ήταν τρίκλιτη βασιλική με νάρθηκα στο αίθριο και στα δυτικά, και ημικυκλική αψίδα στα ανατολικά. Το μεσαίο κλίτος και ο νάρθηκας διασώζουν ίχνη του ψηφιδωτού δαπέδου του 5ου και 6ου αιώνα, αντίστοιχα, με φυτικές και γεωμετρικές παραστάσεις. Ανάμεσα στις παραστάσεις διακρίνονται και πτηνά, λέοντας και ζαρκάδι.
Ήταν διακοσμημένη με ψηφιδωτό δάπεδο το οποίο βρίσκεται σε καλύτερη ποιότητα από το δάπεδο της κοντινής βασιλικής στο Καστρί. Στη νοτιοανατολική πλευρά και κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας βρίσκεται ορθογώνιο αψιδωτό κτίσμα, μάλλον μαρτύριο ή βατιστήριο.