L’esistenza di una parrocchia a La Thuile è attestata documentalmente dal XII secolo. Della chiesa più antica non rimangono tracce: quella attuale fu ricostruita nel XV secolo e poi ancora nel XVIII, a seguito delle devastazioni legate al passaggio delle truppe francesi.
Si tratta di un edificio a croce latina con absidi semicircolari. Le pareti interne della chiesa furono decorate dal pittore Ettore Mazzini negli anni 1945-46, a compimento del voto fatto dalla popolazione di La Thuile per ottenere la protezione divina durante la seconda guerra mondiale. Il campanile, che risale probabilmente al XIV - XV secolo, è costituito da una torre quadrata in pietra intonacata, ornata ad archetti pensili ai due ultimi piani. La guglia è del secolo XVIII.
Il tabernacolo di legno dorato, del XVIII secolo, proviene dal convento della Visitazione di Aosta, soppresso agli inizi dell’Ottocento. San Nicola, titolare della chiesa e della parrocchia, è affrescato nell’abside laterale sinistra.

La leggenda narra che il crocifisso ligneo del XV secolo, che sovrasta l’altare, sarebbe scampato miracolosamente ad un tentativo di profanazione. I soldati francesi che nel 1794 avevano distrutto ogni cosa sul loro passaggio, volevano tirarlo giù, dapprima con corde e poi, non riuscendovi, cercando di raggiungerlo camminando sul cornicione interno della chiesa; nel compiere l’impresa, però, alcuni di essi perirono, gli altri desistettero e il crocifisso rimase al suo posto. Un’iscrizione sulla volta ricorda l’avvenimento.