Demre hieß bis 2005 auch Kale. Die hauptsächlich durch die Kirche des hl. Nikolaus bekannte Stadt entstand auf den Ruinen der antiken Lykischen Stadt Myra. Maßgeblich im 12. Jh. n. Chr. veränderte sich der Lauf des Flußes Myros, heute Kasaba Çayi, und bedeckte in der nachfolgenden Zeit die Stadt Myra mit einer 6 m mächtigen Schlammschicht. So auch die im 6. Jahrhundert erbaute Kirche des hl. Nikolaus.

Die erste Basilika von Nikolaus wurde im 6. Jahrhundert erbaut. Die heutige dreischiffige Basilika stammt im Kern aus dem 8. Jahrhundert. Konstantin IX. Monomachos (1000–1055) und Kaiserin Zoe erneuerten die Kirche. Ein Kloster wurde in der zweiten Hälfte des 11. Jahrhunderts erbaut, den Mönchen wurde die Pflege der Pilgerstätte übertragen. Im Jahr 1863 wurde die Kirche vom russischen Zaren Alexander II. erworben und teilweise wiederhergestellt.
Eine moderne archäologische Ausgrabung begann in der Kirche 1988 unter der Leitung von Yıldız Ötüken von der Hacettepe-Universität in Ankara. Die Arbeiten umfassten die nördlichen Bereiche des Kloster-Komplexes und einige Kapellen um das Hauptschiff. Eines der wichtigsten Ergebnisse waren Fresken, die das Leben und Wundertaten des Heiligen darstellen. Ferner wurde ein entweihter Sarkophag freigelegt, der aller Wahrscheinlichkeit nach der originale Bestattungsort des Hl. Nikolaus war, bevor seine Gebeine 1087 von plündernden italienischen Kaufleuten in das italienische Bari verlegt wurden.
Seit 2009 werden die Ausgrabungen von Nevzat Çevik, Akdeniz Üniversitesi in Antalya geleitet.

Nikolaus wirkte in der ersten Hälfte des 4. Jahrhunderts als Bischof von Myra. Über das Leben des historischen Nikolaus gibt es nur wenige belegte Tatsachen. Quellen über Nikolaus’ Leben stammen z. B. von Andreas von Kreta (um 700) und von einem Mönch Johannes aus dem Studitenkloster in Konstantinopel, das im 5. Jahrhundert gegründet wurde. Nach übereinstimmenden Überlieferungen wurde Nikolaus zwischen 270 und 286 in Patara geboren, einer Stadt in Lykien. Der Überlieferung zufolge wurde er mit 19 Jahren von seinem Onkel Nikolaus, dem Bischof von Myra, zum Priester geweiht und dann Abt des Klosters Sion in der Nähe von Myra. Während der Christenverfolgung 310 wurde er gefangengenommen und gefoltert. Sein ererbtes Vermögen verteilte er unter den Armen. Dies wird auch von den besser bezeugten Bischöfen des 4. Jahrhunderts Ambrosius von Mailand und Basilius von Caesarea berichtet und gilt dort als historische Tatsache.