Une première chapelle est citée dès 1141, devenue église paroissiale dédiée à Saint-Nicolas avant 1228. Au cours du XVIIIème siècle, la nef et le choeur sont agrandis et le clocher reconstruit (Neuenschwander Feihl, 2011, p. 343). Cet édifice s'avère néanmoins insuffisant et en 1908 de nouveaux travaux de transformation sont entrepris sous la direction de l'architecte Charles Borgeaud. La nef est transformée dans un style néo-baroque, tandis qu'à l'extérieur elle reçoit un nouveau clocher-porche (Pittet, [2020], p. 87-88, Descoeudres, 2015).

En 1938-1939, une rénovation du choeur est entreprise par l'architecte fribourgeois Fernand Dumas, en collaboration avec les artistes Gaston Faravel et Gaston Thévoz. Tous trois sont membres du Groupe de Saint-Luc. Dumas monumentalise le choeur par la présence d'un retable constitué d'un vitrail de Thévoz inséré au sein d'un panneau de bois orné de scènes peintes par Gaston Faravel, évoquant la vie du patron de l'édifice, saint Nicolas. Le vitrail reçoit la lumière du jour grâce à un système le reliant à une ouverture située à l'arrière du chevet. On peut comparer ce maître-autel original à celui de l'église Saint-Othmar de Broc, édifice rénové par Dumas en 1936, dont le choeur est également éclairé d'un vitrail-retable d'Alexandre Cingria accompagné de volets sculptés par François Baud.
Thévoz réalise également les vitraux des quatre fenêtres du choeur et Faravel un vitrail dans la sacristie, laquelle a été reconstruite par Dumas en 1939 suite à l'incendie qui l'avait détruite en 1921 (Pittet, [2020], p. 101, 110). Jusqu'en 1976-1977, le choeur était orné d'un dais formé de deux colonnes torses soutenant un entablement en volutes surmonté d'une couronne au centre, rappelant la structure imaginée par Dumas en 1927 à l'église d'Echarlens pour porter le retable brodé de Marguerite Naville. Sans doute jugé trop imposant, ce décor architectural en bois a été démonté et déposé lors de la rénovation entreprise entre 1975 et 1977 (Pittet, [2020], p. 186). Le décor peint originel conçu par Faravel, comprenant des symboles eucharistiques sur l'arc du choeur et des Évangélistes autour de la clé de voûte a été partiellement préservé (Diesbach, 1939, p. 57).

Entre 1947 et 1948, une nouvelle campagne de travaux est entreprise, au cours de laquelle un baptistère est construit dans l'angle sud-ouest (Pittet, [2020], p. 118, 120). L'intérieur est également transformé et modernisé, tandis que l'artiste Paul Monnier réalise le cycle des vitraux de la nef, achevé en 1949. D'autres restaurations sont menées entre 1975 et 1977, puis en 2009 (Martin, 2014 ; Pittet, [2020], p. 140).

L'église de Villars-le-Terroir possède la particularité d'accueillir les deux communautés religieuses catholiques et protestantes, suivant la tradition des églises mixtes du district d'Echallens (dont Villars-le-Terroir faisait partie), sur le territoire duquel le culte catholique était autorisé après le passage du Pays de Vaud à la Réforme, en tant que district faisant partie des bailliages communs de Berne et Fribourg (Secrétan, 2005, p. 31). On trouve encore, à droite et à gauche du choeur, les deux chaires servant au culte catholique et protestant. Le choeur de l'église appartient en outre à la paroisse catholique, tandis que la nef est propriété de la commune (J.-F. Pittet, communication personnelle, 14 décembre 2022).

Descoeudres, N. (2015, 10 septembre). Archives. Ensemble des objets de la fiche [fiche de recensement de l'église Saint-Nicolas, Villars-le-Terroir]. Recensement architectural du canton de Vaud. https://www.recensementarchitectural.vd.ch.

de Diesbach, F. (1939). Gaston Faravel. Neuchâtel, Suisse : La Baconnière.

Martin, A. M. (2014, 9 mars). Villars le Terroir église. NotreHistoire.ch. https://notrehistoire.ch/entries/P7VW1yrqWnv

Neuenschwander Feihl, J. (2011). Villars-le-Terroir. Dans Société d’histoire de l’art en Suisse (dir.), Guide artistique de la Suisse (tome 4a, p. 343). Berne, Suisse : Société d’histoire de l’art en Suisse.

Pittet, R. ([2020]). Villars-le-Terroir. Histoire de la commune. Villars-le-Terroir, Suisse : s.n.

Secrétan, B. (2005). Église et vie catholiques à Lausanne du XIXe siècle à nos jours. Lausanne, Suisse : Bibliothèque historique vaudoise.