1997 m., būdamas 10 metų, Nicolas Hülkenberg debiutavo kartinguose. 2002 m. tapo Vokietijos jaunių kartingų čempionu bei tais pačiais metais laimėjo Vokietijos kartingų čempionatą.
2007 m. pabaigoje Nicolas dalyvavo dviejų dienų Williams bandymuose. Jau pirmą dieną bandymuose aplenkė 2008 ir 2009 m. sezonų komandos lenktynininką Kazuki Nakajima, o nuo Nico Rosberg (komandoje važiavusį 2007–2009 m.) atsiliko vos 0,4 sekundės. Po šių įspūdingų rezultatų vokietis tapo komandos lenktynininku bandytoju, juo buvo ir 2009 m. sezone.
Pasibaigus 2009 m. F1 sezonui, Williams pranešė, kad į komandos gretas priimti Rubens Barrichello bei jaunasis vokietis. Jau pirmais metais jsi pelnė komandai pirmąją pole poziciją. Nepaisant tokio pasiekimo, lenktynėse gerų rezultatų nebuvo. Per visą sezoną Nicolas Hülkenberg pelnė 22 taškus.
2011 m. vasario pabaigoje tapo Force India komandos lenktynininku bandytoju.[2] Kitame sezone 2012 m. ta pati ekipa jį pakvietė tapti nuolatiniu lenktynininku. Šiame sezone vokietis pasiekė iki šiol geriausią savo karjeros rezultatą, Belgijos GP finišavęs 4-tas.
2013 m. jis perėjo į Sauber ekipą – čia surinkęs 51 tašką N. Hülkenberg liko 10-tas. Po šio sezono jis vėl grįžo į indų ekipą.
2014 m. beveik kiekvienose lenktynėse vokietis finišuodavo taškų zonoje, keturis kartus pasiekta 5 vieta. Bendroje įskaitoje liko 9-tas.
