La paroisse Saint-Nicolas a été érigée en 1751 au cœur du quartier des mariniers de la Loire. Son église est l'ancien édifice du couvent des Dominicains, bâti au début du XVe siècle.
En 1839, l'abbé Martinet décide de la construction d'une nouvelle église dédiée au Sacré-Cœur de Jésus. C'est la première église de France à avoir cette dédicace. Un premier projet de l'architecte départemental Esmonnot, de style roman, est présenté, mais ce sera finalement celui de Jean-Baptiste-Antoine Lassus, de style néo-gothique, qui est retenu et construit sous le Second Empire.
L'édifice fait l’objet d’une inscription au titre des monuments historiques depuis le 30 septembre 1991