Clergue des del 1416. Estudià gramàtica a Deventer, filosofia a Heidelberg i dret canònic a Pàdua (1417-23), on es doctorà, alhora que hi estudià matemàtiques i féu amistat amb Toscanelli. De Roma passà a Colònia, on en 1425-26 estudià teologia amb l’albertinià Eimeric de Campo, provinent de la facultat d’arts de París. És força dubtós que d’allà procedís el lul·lisme d’Eimeric, només documentat des del 1432.
A Colònia, trobà el cardenal Orsini, legat pontifici, interessat en la recerca de còdexs d’autors clàssics. Aquell hi col·laborà en diferents biblioteques, i descobrí comèdies desconegudes de Plaute i els sis primers llibres de Tàcit; aquestes troballes el posaren en relació amb els humanistes italians.
El 1428 Nicolau féu ja extrets del Liber contemplationis de Ramon Llull copiats directament a la cartoixa de París. El 1432 anà al concili de Basilea, com a canonista del comte Ulrich von Manderscheid. De primer s’inclinà cap al conciliarisme, però després propugnà la plena primacia pontifícia. El seu De concordantia catholica (1432-33) és força medieval en la concepció dels dos poders (l’imperi i el papat), però defensa llur mútua independència.
Formà part de la comissió conciliar que anà a Constantinoble per promoure la unitat de l’Església grega amb la llatina, unió concordada a Florència el 1439, però de breu durada.
Del 1440 és la seva obra cabdal, De docta ignorantia (expressió de sant Agustí i de sant Bonaventura). En aquesta, i en altres de posteriors —com De coniecturis (1442), Apologia doctae ignorantiae (1449), Idiota (1450), De venatione sapientiae (1462-63)—, sosté que, més que no pas la raó deductiva, és la intuïció de l’intel·lecte el que ens permet de conèixer Déu —malgrat la diferència essencial entre el seu ésser i el de les creatures—, l’univers i l’home (l’home creat i l’Home-Crist). Les oposicions que hom troba en els altres éssers concorden en Déu, de la infinitud del qual tot deriva. En moltes d’aquestes actituds, i en l’ús de figures i de nombres per a l’expressió de les idees, hom troba, ultra la influència del neoplatonisme i de la mística germànica, una clara empremta de Llull, molts escrits del qual ell extractà o copià; d’altres foren comprats per ell, o rebuts en do del lul·lista Fantino Dandolo, bisbe de Pàdua del 1448 al 1458.
Legat d’Eugeni IV a Alemanya el 1441 i nomenat cardenal el 1448 per Nicolau V, aquest l’envià novament a l’Imperi per promoure la reforma eclesiàstica i la fe catòlica a Alemanya, Bohèmia i els Països Baixos. Bisbe de Brixen (Bressanone) del 1450 fins a la mort, s’enfrontà amb l’emperador Segimon. Pius II el cridà a Roma, on fou vicari del papa. Hi visqué pobrament i planejà una reforma del clergat romà com a base de la reforma de l’Església universal. També en aquest aspecte, el desig de la unitat dels prínceps cristians després de la presa de Constantinoble pels turcs, en el diàleg De pace fidei (1453), i l’esperança d’una certa concòrdia amb l’islam, en la Cribatio Alcorani (1461), són uns altres trets que l’emparenten amb Ramon Llull.
Fou un humanista, més que no pas per l’estil llatí i pel to teologicofilosòfic del seu pensament, més aviat medievals, per les seves recerques dels clàssics llatins i grecs, pel seu acostament a les ciències matemàtiques i físiques i pel seu interès per l’intel·lecte humà. Deixà tota la seva biblioteca a l’hospital de Kues, fundat per ell, i fou sebollit a la seva església titular de Roma, San Pietro in Vinculis.