Main, 23, gjorde en gång i 14 framträdanden för Rovers denna säsong.
Han började sin karriär på Darlington innan han flyttade till Middlesbrough i juni 2011 och började på Doncaster i juli 2014.
Main kunde göra sin debut för Latics, som är fem poängs drift av säkerhet i League One, på tisdagens resa till Blackpool.
Hitta alla de senaste fotbollsöverföringarna på vår dedikerade sida.
Oldham Athletic har tecknat Doncaster Rovers anfallare Curtis Main på lån till slutet av säsongen.