L'hôpital Saint-Nicolas occupait tout l'ilôt compris entre la rue Saint-Nicolas et la rue Alain Le Grand, bordé à l'est par l'actuelle place de Gaulle et à l'ouest par la rue Decker. Cependant les vestiges de la rue Decker et de la rue Alain Le Grand ayant disparu, les bâtiments qui leur ont succédé sont traités à part. Il ne reste aujourd'hui des vestiges que sur la partie sud de la rue Saint-Nicolas et le long de la place du général de Gaulle. Bordant le versant sud de la rue Saint-Nicolas, l'hôpital médiéval était formé d'une chapelle à l'est prolongée sous le même toit du bâtiment abritant les salles de malades : il ne reste plus que cette partie très remaniée et cloisonnée, ainsi qu´une tour d´escalier qui la desservait. Le grand corps de logis à l´est est sensiblement intact, avec ses deux étages carrés et étage de comble, ainsi que la galerie ouverte sur un cloître disparu.
L'implantation d'un établissement hospitalier, à l'extérieur de l'enceinte entre la porte Prison et l'église Saint-Patern, en bordure du ruisseau de Rohan, remonte sans doute au 14e ou au 15e siècle. Dans les premiers temps, son administration est confiée à un chanoine. Les bâtiments de ce premier hôpital sont en bordure de la rue Saint-Nicolas et consistent en une chapelle (publique) à l'est suivie vers l'ouest des salles des pauvres et des malades. Le 12 juin 1477, autorisation est donnée par François II, duc de Bretagne, de surélever le pignon est du choeur de la chapelle avec des contreforts.
En 1636, non sans difficultés, le roi entérine de confier l'hôpital à une congrégation religieuse, les religieuses augustines hospitalières de Dieppe ; elles reçoivent du roi le 16 février 1637 l'autorisation de construire des bâtiments supplémentaires afin d'augmenter le nombre des lits pour les malades : un grand corps de logis à l'est donnant sur la rue du Roulage (actuelle place du Général de Gaulle), entre la chapelle et le couvent des Dominicains, ainsi qu´une aile de cloître au sud. Les travaux sont d'après les archives confiés à l'architecte Gilles Moussain. Le jardin est agrandi successivement et s'étend en 1638 du sud de la maison, sur la rive est du ruisseau de Rohan, jusqu'au mur du parc de la Garenne.
Les archives mentionnent l'existence de boutiques rue Saint-Nicolas le long de l'hôpital visibles sur un plan de Chambon de Beauvalet du 18e siècle. Le corps nord où se situe le "choeur, le réfectoire et la cuisine" est relevé sur les fondations de l'ancien corps en 1685 ; le travail est confié à l'architecte Jean Caillo. Le plan établi le 18 frimaire an XII (1803) par Brunet-Debaines montre qu'à la Révolution, l'emprise de l'hôpital se situe au-delà du ruisseau de Rohan (bâtiments et jardin) et correspond sans doute à la limite actuelle du parc de la Préfecture. Il est question dans le livre de P. Thomas-Lacroix de la fondation hors de la clôture de l'hôpital d'un établissement d'éducation qui a été démoli ou qui n'a pas encore été repéré dans l'ilôt. La communauté est dissoute en 1792.
Les locaux sont transformés en prison. Le plan d'un projet de "tribunal spécial" est établi le 11 floréal an IX par Brunet-Debaines : prévoyant le réaménagement avec percement d'ouvertures de la partie la plus ancienne de l'hôpital (rue Saint-Nicolas), il ne semble pas avoir été réalisé. La chapelle, rue Saint-Nicolas est démolie en 1802 et remplacé peu après par l´immeuble d'angle actuel. Une partie de la façade sur rue du corps en prolongement vers le sud qui remontait au milieu du 17e siècle est reconstruite à la même époque. Il semble que l'aile sud qui abritait le cloître existait encore à la fin du 19e siècle : il est visible sur le plan dressé par Charier pour l'ouverture d'une rue dans l'ancien jardin de l'hôpital alors au dénommé Claret, ainsi que sur un dessin de Lambilly de la fin du 19e siècle. Il sera remplacé par l'établissement Petit-Fers à la charnière du 20e siècle. Les immeubles qui bordent la rive est de la rue Decker sont contemporains.