Le più antiche strutture della chiesa di Sant'Apollinare risalgono alla fine del Duecento. Di queste, in forme gotiche di matrice italiana, l'unica traccia è data dalla sagoma del portale in facciata, murato durante la successiva ricostruzione della metà del secolo XVII. I lavori di ampliamento, infatti, ebbero corso dal primo decennio fino agli anni Cinquanta del Seicento, e comportarono una caratterizzazione in senso tardorinascimentale dell'intero edificio. La facciata fu costruita nel 1646, come attesta la data incisa nell'architrave del portale, mentre la copertura, quasi ultimata nel 1651, quando un incendio danneggiò parte delle strutture, fu conclusa nel 1652, dopo la grande peste.
La nuova fabbrica incorporò parte della precedente, ampliando sulla sinistra l'edificio che venne quasi raddoppiato in larghezza; come mura portanti vennero utilizzate la fiancata destra e parte della facciata della chiesa primitiva; inoltre si adottò una diversa tecnica costruttiva, in pietre saldate con malta di calce e sabbia, rispetto alle pietre e fango argilloso.
Nel 1896, in seguito al cedimento delle mura laterali e al lesionamento della volta, fu deliberata la chiusura della chiesa, e nel 1898 iniziarono i lavori di demolizione della volta e del consolidamento delle strutture ma, in seguito a progressivi cedimenti delle strutture, si procedette a una quasi completa demolizione e ad una ricostruzione in forme neogotiche. Vennero risparmiati soltanto il campanile, la cappella absidale e la facciata. Grazie ad una descrizione anteriore a questi rifacimenti è possibile conoscere l'impianto della chiesa seicentesca, improntato sullo schema delle chiese congregazionali di ascendenza controriformistica, tipica delle chiese seicentesche sassaresi, ad aula mononavata voltata a botte, con tre cappelle per lato, abside quadrangolare con volta a botte e campanile a canna inferiormente quadrata e superiormente ottagona, con aperture centinate e cupolino allungato a spicchi, sormontato dalla croce.
La facciata, la cui ornamentazione geometrizzante è mutuata dalla chiesa di Gesù e Maria (oggi S. Caterina, Sassari) e reinterpreta in senso plateresco, è riquadrata da due aggettanti paraste angolari con basamento modanato su alto plinto, ed è suddivisa in due ordini da una cornice modanata ornata da un fregio a ovoli e listelli. Il primo, liscio, presenta un semplice portale rettangolare con architrave su mensole. Quello superiore è scompartito in specchi da quattro lesene poggianti sulla cornice marcapiano, di cui le centrali sono decorate a cassettoni. Tra queste è una grande finestra timpanata cieca, con doppia cornice decorata con ornati classicisti e ulteriormente affiancata da due più strette e basse lesene, ornate come le maggiori e sormontate da pinnacoli; al di sopra del timpano è una croce intagliata.
Una cornice risaltata a dentelli e ovoli chiude il secondo ordine e fa da base al frontone a terminazione piana, delimitato lateralmente dalla prosecuzione delle lesene cassettonate centrali. Nello specchio, tra due colonne tortili, trovano posto due finestre cieche centinate affiancate, con cornice ornata da intagli e dentelli, al di sopra delle quali è la cornice di coronamento, modanata e ornata inferiormente da un classicistico fregio a palmette e superiormente da una sequenza di festoni, ovoli e dentelli alternati.

Storia degli studi
La chiesa è citata da Enrico Costa (1937). Dopo lo studio di Marisa Porcu Gaias sulla storia architettonica di Sassari (1996) è citata da Aldo Sari nel volume dedicato all'arcidiocesi di turritana (2003).

Bibliografia
E. Costa, Sassari, [i]Sassari[/i], 1937;
A. Marcellino, [i]Il miracoloso Santo Cristo di S. Apollinare di Sassari[/i], Sassari, 1946;
C. Maltese, [i]Arte in Sardegna dal V al XVIII[/i], Roma, 1962;
E. Costa, [i]Archivio pittorico della città di Sassari (Diplomatico, Araldico, Epigrafico, Monumentale, Artistico, Storico)[/i], a cura di E. Espa, Sassari, 1976;
F. Segni Pulvirenti - A. Sari, [i]Architettura tardogotica e d'influsso rinascimentale[/i], collana "Storia dell'arte in Sardegna", Nuoro, Ilisso, 1994, p. 276;
M. Porcu Gaias, [i]Sassari. Storia architettonica e urbanistica dalle origini al '600[/i], Nuoro 1996;
A. Sari, [i]La chiesa nell'Arcidiocesi di Sassari[/i], collana "Chiese e arte sacra in Sardegna", Sestu, Zonza, 2003.