Auteur d'un beau parcours en karting - champion d'Italie en 2001 et 2002, champion d'Allemagne en 2002 et 2003 - c'est en 2005 qu'il effectuait ses débuts en monoplace, par le biais de la Formule BMW. Champion dès sa première saison, il a continué sa formation en F3.

Hülkenberg a également remporté avec l'Allemagne le championnat A1 GP 2006-07 : couvé par Willy Weber, l'agent de Michael Schumacher, Nico sera le pilote d'essais pour Williams en 2008. Il disputera également le championnat Formule 3 Euroseries, dont il s'est classé 3ème - et meilleur débutant - en 2007.