La dénomination « Notre-Dame de Brou » viendrait, d’après Jules Baux (Recherches historiques et archéologiques sur l’Eglise de Brou, 1844), de la présence au-dessus de l’autel, comme l’étaient les saints patrons des églises, d’un tableau de la Vierge offert par Marguerite d’Autriche au 16e siècle.
Didron reprenait la même idée : « … l’église entière, qui est consacrée à Marie et qui est une Notre-Dame », en évoquant dans son introduction à la monographie en 1842 le vitrail de l’Assomption et le retable sculpté des Sept-Joies de la Vierge. Cependant, dès l'origine, l'église est consacrée à St Nicolas de Tolentin.