En entrant par le porche principal, le visiteur découvre un vaisseau constitué de quatre travées et prolongé d’un grand chœur, fortement incliné vers la gauche. De nombreux éléments de décoration des 14e et 15e siècles ont survécu en dépit du bombardement et de la révolution. Il en va ainsi des chapiteaux des colonnes devant le grand chœur, ornés d’un riche décor floral, des clefs de voûte et de multiples culs-de-lampe. Le mobilier et les boiseries datent pour l’essentiel du 18e siècle.
Devant le premier pilier de la nef, on trouve une statue polychrome du 17e siècle présentant le Christ après la flagellation. Un reliquaire a été installé dans le pied gauche en 1815. Dans l’angle du collatéral droit figure une imposante statue de saint Nicolas en cuivre partiellement doré. Cette œuvre de 1883 est due au sculpteur Jean-André Laumans (1823-1902) et ornait le pignon de la maison de la corporation des merciers sur la Grand-Place, n°7 ou maison Le Renard. La statue originale a été déposée à l’église par la ville et une copie a été installée sur le pignon de la maison dans le cadre d’une restauration qui s’est achevée en juin 2018.
Entre les deux piliers de la deuxième travée se trouve la châsse des martyrs de Gorcum, canonisés par Pie IX en 1867. Elle contient les reliques de 19 catholiques (10 franciscains, un dominicain, 2 norbertins, un augustin, 4 prêtres séculiers et un laïc) assassinés par les gueux de mer sous les ordres du liégeois Guillaume II de la Marck, seigneur de Lummen, à Brielle (Pays-Bas) en 1572. Sept de ces religieux étaient originaires du diocèse de Malines et le plus jeune d’entre eux, François de Roy, mort à 23 ans, était Bruxellois. Jusqu’à la révolution française, les reliques étaient conservées au couvent des Récollets qui se trouvait à l’emplacement actuel de la bourse. La châsse en cuivre doré a été exécutée en 1868 dans l’atelier de l’orfèvre Franz-Xaver Hellner à Kempen (Allemagne).
A droite de l’autel à deux colonnes corinthiennes (première moitié du 18e siècle) dédié à Saint-Nicolas, on peut admirer une très belle cène. Cette huile sur toile datée 1790 est signée par le peintre anversois Willem Jacob Herreyns (1743-1827).
Le grand chœur est fermé par une grille à décor de fleurs et de rinceaux, en fer forgé partiellement doré, que l’on doit à Jacobus Delmotte vers 1765. Les stalles sont ornées de dix médaillons qui racontent la vie de saint Nicolas et sont l’œuvre du sculpteur Jean-Baptiste Van der Haeghen vers 1734. Au fond de l’abside, se dresse un impressionnant maître-autel à portique corinthien surmonté de quatre pots à feu et couronné par un majestueux baldaquin. De style Louis XV, il est l’œuvre de Corneille van Nerven, entre 1701 et 1710, et accueille en son centre une huile sur toile figurant Jésus et la Cananéenne, due à Jacob Zeger Van Helmont (1683-1726).
La chapelle de Notre-Dame accueille un autel baroque en bois sculpté et peint, présentant un portique surmonté de Notre-Dame en gloire, environnée d’angelots. Il a été réalisé par Niklaas Simons et date de 1727. L’autel en marbre avec tabernacle et antependium en bronze ciselé, qui complète l’ensemble, ainsi que les deux candélabres proviennent des ateliers Devroye Frères et ont été réalisés en 1942. Au-dessus du tabernacle est installée la statue de Notre-Dame de la Paix en bois polychrome, dont le bandeau supérieur « A PESTE, FAME ET BELLO, LIBERA NOS MARIA PACIS » nous rappelle qu’elle était priée au moins depuis le 17e siècle pour éloigner la peste, la faim et la guerre. Les deux retables qui l’encadrent y font également référence. A droite, le peintre bruxellois Victor Honoré Janssens (1658-1736) présente David implorant le pardon de Dieu et priant pour son peuple frappé par la peste (2e livre de Samuel, chapitre 24). A gauche, figure Moïse durant la bataille contre les Amalécites (Exode 17, 8-13), peint par Egide Smeyers (1694-1771).
Sur le mur qui précède la chapelle, une grande huile sur toile de Jan van Orley présente Jésus parmi les docteurs de la loi (Luc 2, 41-52). En face sur le pilier, à côté d’un vestige de peinture murale datant de la fin du 14e siècle ou du début du 15e, on peut admirer une Vierge à l’enfant endormi, de l’atelier de Pierre-Paul Rubens (1577-1640).