La Porta maggiore della Cattedrale presenta una ricca ornamentazione romanica a foglie di acanto, perle, punte di diamante, funi attorcigliate. I capitelli, purtroppo erosi dal tempo e dallo smog, presentano una ricca figurazione con puttini che danzano, fanno musica o abbracciano foglie e viticci, uccelli svolazzanti tra il ricco fogliame.
L'architrave è formato da quattro fila di pietra arenaria riccamente scolpita. Il frontone presenta ornamentazioni di teste e, nello spazio sottostante, lo stemma aragonese, quello di Nicosia, l'icona di San Nicola e due lapidi. L'interno ha subito numerose modifiche ai primi dell'800 quando venne decorata dai fratelli Manno.
Si tratta di un vero e proprio museo che contiene ad esempio, nella navata sinistra il Fonte Battesimale di Antonello Gagini raffigurante Adamo ed Eva nell'Eden; la statua di S.Nicolò di Filippo Quattrocchi; l'altare del SS.Sacramento in pregiati marmi policromi. Il presbiterio è dominato dal grandioso coro in noce, scolpito dai nicosiani Giovan Battista e Stefano Li Volsi (1622), con magnifici fregi e grandi riquadri ed il primo paesaggio di Nicosia.
A destra vi è l'altare del Padre della Provvidenza dove è possibile ammirare lo splendido crocifisso attribuito a Frà Umile da Petralia, mentre nella navata destra vi sono la Madonna della Vittoria del Gagini scolpita nel 1571; il pulpito, attribuito a Gian Domenico Gagini (figlio di Antonello). Sulla volta, la gigantesca statua di S.Nicolò (m. 4,50) di G.B. Li Volsi, attorniata dagli Apostoli del nicosiano Antonio Filingelli.
La sacrestia custodisce invece, la Madonna tra il Battista e S. Rosalia di Pietro Novelli, detto anche il Monrealese; il S. Bartolomeo di Giuseppe de Ribera detto lo Spagnoletto; il Martirio di San Sebastiano di Salvatore Rosa. Quello che però rende particolare la Chiesa di San Nicolò è la copertura lignea interamente dipinta.
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Il tetto ligneo dipinto della Cattedrale di San Nicolò è una delle opere d'arte più belle del periodo medievale in Europa.
I maestri pittori usarono un linguaggio lineare e fantasioso, esprimendo il meglio dell'arte popolare siciliana. Il trecentesco soffitto a capriate infatti, è finemente dipinto con soggetti sacri, profani, animali, arabeschi, fiori, decorazioni e addirittura un alfabeto gotico.
Con la ristrutturazione avvenuta durante l'800, furono occultate le prestigiose vestigia medievali, quali gli archi ogivali sostenuti dalle colonne della navata centrale e il soffitto a capriate con la sua vasta ornamentazione pittorica.
Nel 1917, uno studioso tedesco,Walter Leopold, ne diede notizia in un saggio pubblicato su una rivista di architettura di Berlino mentre in uno studio, pubblicato nel 1947, A. Dillon sostenne l'opportunità di un ripristino dell'antica travatura medievale e dell'abbattimento della volta in muratura di valore inferiore a ciò che occultava.
