Dominikanerna kom till Visby 1227 eller 1228. Skälet till att denna unga klosterorden grundade sitt första svenska konvent i Visby, var sannolikt stadens betydelse inom Östersjöområdets handel.

Dominikanerna anlade ett svartbrödrakonvent i stadens norra utkant. Genom arkeologiska undersökningar inne i ruinen har kyrkans olika byggnadsfaser kunnat fastställas och det är uppenbart att bröderna fick överta ett påbörjat kyrkobygge. Denna äldsta kyrka var liten och försedd med torn, vilket stred mot dominikanernas regel. Flera forskare har tolkat den som en faktorikyrka, uppförd av en grupp köpmän.

Nicolai kyrka innan dominikanerna tog över, ca 1240-50, fasad mot söder resp. mot väster.
Efter Bohrn

En förklaring till att köpmännen blev villiga att sälja sin ännu inte färdigställda kyrka till de nyanlända dominikanerbröderna, kan vara kopplat till att 200 tyska köpmanna­familjer från Visby år 1230 blev inbjudna att etablera sig i den unga handelsstaden Reval (Tallinn) av dominikanerbröderna där. Väl inflyttade grundade dessa köpmän från Visby en ny försam­ling och kyrka i Reval – S:t Nicolai.

Kyrkan i Visby byggdes om för att anpassas till dominikanernas behov. Klosterkyrkan S:t Nicolaus utvidgades i olika omgångar och stod färdig omkring 1270, en stram predikohall, uppförd i tre skepp, fem travéer lång och avslutad i öster med ett rakslutet kor. På 1390-talet gjordes den sista utbyggnaden av S:t Nicolaus. Då revs 1200-talets korparti och klosterkyrkan fick sin slutliga gestaltning med ett praktgotiskt femsidigt (polygonalt) kor i öster.

 Plan av klostret utifrån de murrester (markerade i mörkare ton) som hittats. Efter Falck & Söderberg

Den ursprungliga kyrkans sydportal, vars tympanon har en lilja med S:t Nikolaus och S:t Augustinus avbildade på vardera sidan, flyttades över till den nuvarande kyrkan. Liljan återfinns i de tyska gotlandsfararnas sigill. Även det stora rosettfönster som nu pryder sydväggen ovanför den västra portalen är återanvänd från den äldsta kyrkan. Samtidigt byggdes klosteranläggningen norr om kyrkan.

Vid Lübeckarnas angrepp på Visby 1525 skövlades och brändes dominikanerklostret. Om förödelsens omfattning vet vi just ingenting men inga spår i klosterkyrkans murar talar för att själva kyrkan skulle ha drabbats allvarligt av branden. Sannolikt har därför förvandlingen av S:t Nicolaus från kyrka till ruin skett i en mera långdragen nedbrytningsprocess.

Med reformationen avgjordes till slut dominikanerklostrets öde i Visby. Stadens kloster stängdes och alla kyrkor övergavs med undantag för S:t Maria. 1532 överlämnade den danske kungen förvaltningen av de forna klostren och kyrkorna till hospitalet i Visby som skulle få använda avkastningen till sin verksamhet.