Sfântul Nicolae este poate cea mai frumoasă biserică din Pireu și una dintre cele mai vechi din noul oraș al Pireului, așa cum a fost acesta configurat după Revoluția de Independență de sub otomani din 1821 și fondarea noului stat grec după 1930.

Biserica aparține categoriei bisericilor cu plan în formă de cruce și are trei cupole, dintre care două sunt joase, iar cea centrală este mare și are o formă elipsoidală, cu un "fanal" insular în vârful său. Dimensiunile exterioare ale bisericii sunt de 25,85x35,60 m, iar pe cele trei laturi, nordică, sudică și vestică, are trei pronaosuri identice, fiecare cu dimensiunile de 10x3,75 m, care ies în exterior față de biserica principală. Pronaosurile au o formă plată cu ancadramente, acoperite cu acoperișuri cu două ape și frontoane. Fațada principală vestică are trei uși, iar cele laterale câte una.

Pronaosurile sunt construite din marmură solidă cu douăsprezece capiteluri decorate în stil corintic, câte patru la fiecare intrare. Partea superioară a fiecărui fronton este acoperită cu țiglă franțuzească, iar interiorul este decorat cu 44 de lauri pătrați ornate în culoarea albastră. La intrare există un pronaos lung cu acoperire plată, deasupra căruia, pe dreapta și pe stânga, se află două mari încăperi ale unui anumit femei. Pe dreapta și pe stânga pronaosului există două scări din lemn prin care se urcă la femeie. Femeile sunt acoperite cu bolți.

Biserica are la vest, de fiecare parte a pronaosului, două clopotnițe. Acestea au baze pe două niveluri, iar în vârful lor se sprijină pe câte patru coloane fiecare, pe care se sprijină decorarea din marmură și două cupole mici care poartă o cruce. La fiecare deschidere între coloane există o "fereastră" dublă din marmură cu un mic suport în mijloc și decorată cu o cruce în partea superioară.

Pe latura estică a bisericii se evidențiază cele trei nișe ale altarului. Acestea sunt semicirculare, cele două mici au câte o fereastră, iar nișa principală are trei feronțuri cu o decorare solidă din marmură la exterior și vitralii colorate la interior. Deasupra celor două mici nișe există, de asemenea, feronțuri mari duble, asemănătoare cu celelalte de pe cele două laturi exterioare. În partea superioară a bisericii și de fiecare parte există patru feronțuri identice cu o decorare din marmură și un corniș la coloane în ambele părți.

Biserica este construită din piatră pe coloane cu baze de grosimi între 1,05 și 1,50 m. Cu excepția pronaosurilor, care sunt complet din marmură, întreaga biserică și coloanele interioare pe care se sprijină bolțile sunt construite din zidărie. Biserica se sprijină pe interior pe patru coloane autonome, pe care se sprijină cu arce și arcade partea superioară a celor trei cupole, care au fost construite cu materiale ușoare din piatră de maltez și țiglă de tip special.

Întreaga acoperiș are șase acoperișuri identice cu două ape (înclinate), trei mici în față și unul curbat deasupra nișei principale a altarului. Toate sunt acoperite cu țiglă franțuzească. Cupolele mici au câte patru feronțuri, iar cupola principală opt. Biserica are în jurul ei un corniș înalt cu coloane decorative, asemenea celor de la cele șase deschideri ale feronțelor.

Biserica are pe exterior un mare scări nordică care duce la pronaos, precum și în față, înainte de marele veranda vestică. În vremurile vechi, la baza bisericii erau magazine, iar astăzi în spațiul subteran se află săli și o bucătărie pentru nevoile sociale și de educație religioasă ale parohiei. Pe latura sudică, intrarea se află la nivelul drumului adiacent.

Biserica, cu caracteristicile sale grecești antice de la cele trei pronaosuri, constituie împreună cu piața din jur și parcul din față al zonei de uscat a portului, care are un mare spațiu de parcare subteran, o bijuterie unică a orașului modern Pireu.