Nick begann seine Karriere im Alter von neun Jahren als er bei der Kart-Klubmeisterschaft beim Kart Club Kerpen an den Start ging. Im Alter von 13 Jahren hatte er dann bereits den ersten Platz in der DMW Kart-Meisterschaft von Nordrhein-Westfalen geholt und den fünften Platz im Nordrhein-Westfalen Cup belegt. Im folgenden Jahr, es war 1991, wurde er bei der ADAC Junior Trophy Dritter, wurde Mitglied des ADAC Junior Nationalteams und siegte beim der internationalen CIK Junior-Rennen.

1992 holte er den fünften Platz in der deutschen junioren Kart-Meisterschaft und wurde später zur Weltmeisterschaft in Laval, Frankreich zugelassen. 1994 errang er den Sieg bei der deutschen Formel Ford 1600 Meisterschaft, als er acht von neun Rennen gewann. Darauf folgte der Sieg in der internationalen Formel Ford 1800 im Jahr 2005. Im gleichen Jahr wurde er in der deutschen Formel Ford 1800 noch Zweiter.

1996 war Heidfelf dann mit dem Opal Team BSR in der deutschen Formel 3 Meisterschaft unterwegs, wo er am Ende den dritten Platz belegte. Er holte in Macau außerdem die Pole Position und gewann den ersten Lauf. Insgesamt wurde er Sechster. 1997 wechselte er dann als Junior zu Mercedes und bekam einen Testvertrag bei McLaren Mercedes. Er blieb aber auch bei Opal und fuhr die deutsche Formel 3 Meisterschaft, wo er den Titel holte. 1998 belegte er dann in der internationalen FIA F3000 Meisterschaft den zweiten Platz und gewann die Rennen in Monaco, Hockenheim und Ungarn. Zudem hatte er noch zwei Pole Positions und zwei schnellste Runden.

Im Jahr darauf testete er immer noch bei McLaren und gewann für das West Team die Formel 3 Meisterschaft mit 53 Punkten. Sein Formel-1-Debüt folgte 2000, als er für Prost an den Start ging. Es war aber für das ganze Team ein schwieriges Jahr und der erste Eindruck von seinen Leistungen wurde durch ständige Zuverlässigkeitsprobleme getrübt.

Nach seinem Wechsel zu Sauber hatte er 2001 in Brasilien mit einem dritten Platz seinen ersten Auftritt auf dem Podest. In weiterer Folge erreichte er den achten Gesamtrang und sicherte sich insgesamt zwölf Punkte. Damit verhalf er dem schweizerischen Team zu vier Konstrukteurspunkten. Auch 2002 blieb er bei der Mannschaft und fuhr an der Seite eines weiteren aufstrebenden Talents, Felipe Massa. Das Team fiel in der Konstrukteurs-WM aber auf Rang fünf zurück und Heidfeld erreichte nur sieben Punkte.

2003 war für Heidfeld auch nicht viel einfacher. Der Sauber C22 war nicht so stark wie erhofft und der Deutsche konnte bis Indianapolis nur zwei Punkte holen. Mit einer riskanten Strategie im US Grand Prix konnte sich Heidfeld noch einmal vier Zähler sichern. Doch mit der angekündigten Rückkehr von Felipe Massa zu Sauber und der Ankunft von Giancarlo Fisichella, blieb Heidfeld keine andere Wahl, als sich nach einem anderen Arbeitgeber umzusehen.

Für Heidfeld war es ein langer Winter. Er begann bei Jordan zu testen, wusste aber nicht, ob er für das kommende Jahr einen Vertrag erhalten würde. Nach Wochen der Ungewissheit, kam schließlich die Bestätigung von Eddie Jordan, wodurch der Deutsche in der Formel 1 bleiben konnte.

Doch das Jahr 2004 bei Jordan war nicht einfach. Die Kraft des Ford Cosworth konnte mit den großen Herstellern nicht mithalten. Heidfeld schaffte es aber, seine Teamkollegen während der Saison im Qualifying 15 Mal zu schlagen, was in sich eine gute Leistung war. Punkte blieben aber rar und Heidfeld schaffte mit einem siebten Platz in Monaco und einem achten in Montreal lediglich drei.

Die Saison 2004 war für Heidfeld so etwas wie ein Zwischentief, aber 2005 kam dann seine große Chance, als er neben Mark Webber bei Williams fahren konnte. Und er legte auch gleich gut los, indem er in den ersten sieben Rennen drei Mal auf das Podium kletterte. Die Partnerschaft BMW-Williams stand aber unter keinem so guten Stern. Im Juli gab BMW bekannt, dass man den Sauber-Rennstall übernehmen werde und dass Heidfeld 2006 für das neue Team starten würde. Auf der Strecke ließen Heidfelds Leistungen nach.

Bei einem Test vor dem Italien Grand Prix hatte Heidfeld dann einen schweren Unfall. Er klagte über Kopfschmerzen und das Team entschied, ihn in Monza nicht antreten zu lassen. Danach fand seine Saison ein vorzeitiges Ende und er musste auch die restlichen vier Rennen des Jahres zusehen.

Doch 2006 ging es für Heidfeld bei BMW Sauber weiter. Zunächst mit Jacques Villeneuve als Teamkollegen, zeigte er, dass er mit dem ehemaligen Weltmeister zumindest gleichauf war. Zur Mitte der Saison trennten sich Villeneuve und das Team und Testfahrer Robert Kubica rückte in das Einsatzcockpit auf.

Da Kubica schnell überzeugen konnte, musste Heidfeld seinerseits auch ein wenig nachlegen. Sein dritter Platz im verregneten Rennen von Ungarn war der erste Podestplatz für BMW Sauber. Die Saison schloss Heidfeld schließlich als Neunter ab. 2007 wird für Quick Nick wieder eine Herausforderung, da Robert Kubica neben seiner Schnelligkeit auch die Erfahrung von ein paar Rennen mitbringt.