Nick Heidfeld er født i Mönchengladbach, Tyskland, og begyndte at køre gokart i 1988. I 1994 flyttede han til den tyske Formel Ford serie, hvor han straks markerede sig ved at vinde otte ud af ni løb og vandt mesterskabet.
I 1995 vandt Heidfeld Formel Ford 1800-mesterskabet og blev nummer to i Zetec Cup. I 1996 skiftede han til Det tyske Internationale Formel 3 mesterskab hvor han kørte for Opel Team BSR. Her sluttede han på tredjepladsen efter tre sejre. Året efter vandt han F3 mesterskabet.
I 1998 vandt tyskeren tre løb i Formel 3000 europamesterskabet, hvor han kørte for West Competition Team, og sluttede som nummer to. Desuden begyndte han at teste for McLaren Mercedes. I 1999 vandt han mesterskabet og han var dermed klar til at starte i Formel 1.
Heidfelds første, faste Formel 1-sæde var for Prost Grand Prix i 200 sæsonen ved siden af Jean Alesi. Dette var et katastrofe år for Prost. Quick Nick udgik 10 gange, blev diskvalificeret en gang og hans bedste placering i et af de seks løb, som han gennemførte, var en ottendeplads. Alesi udgik 12 gange og hans bedste placering var en niendeplads.
Heidfeld forlod det franske hold ved slutningen af sæsonen og tegnede kontrakt med Peter Sauber for tre år. Her skulle han danne par med nybegynderen Kimi Räikkönen. Det blev en fornuftig sæson og Heidfeld samlede 12 point sammen og hans bedste placeringer var en fjerdeplads i Australien og en tredjepladsen i Brasilien, hvilket var betydeligt bedre en Kimi Räikkönen der kun scorede ni point.
Efter at Mika Häkkinen var trådt tilbage forventedes det, at Nick Heidfeld ville skifte til McLaren Mercedes, men pladsen blev overtaget af Kimi Räikkönen. I stedet blev Heidfeld hos Sauber og i 2002 blev det til en tiendeplads og i 2003 blot til nummer 14.
Kontrakten med Sauber blev ikke forlænget og i stedet skiftede han til Jordan Grand Prix. Det var heller ikke hans karrieres højdepunkt, og det blev kun til tre point og en slutplacering som nr. 18, og han udgik hele 7 gange.
Selvom Heidfeld klarede det relativt godt i en dårlig bil, fik han ikke en ny kontrakt og det så ud som om, at det var slut med Formel 1 i 2004.
Imidlertid ville BMW gerne have en tysker med på deres hold og efter en række test, hvor han kæmpede imod Antônio Pizzonia om det andet sæde hos Williams, blev det bekendtgjort ved holdets præsentation den 31. januar 2005, at han skulle være holdets andenpilot ved siden af Mark Webber.
På sin hjemmebane på Nürburgring lykkedes det tyskeren at sætte sin første pole. Han sluttede på andenpladsen både i dette løb og i Monaco. Han kunne ikke deltage i Italiens Grand Prix men kunne ikke stille op til Belgiens Grand Prix, da han blev skadet ved en testulykke inden. Da han endelig var ved at være klar, blev han ramt af en motorcykel under en cykeltur og Pizzonia kørte derfor de sidste fem løb for tyskeren.
Efter at BMW overtog Sauber holdet og omdøbte det til BMW Sauber fulgte Nick Heidfeld med og kørte for holdet i 2006 først sammen med Villeneuve og senere med Robert Kubica.
Sæsonen gik generelt bedre end forventet. Han fik samlet 23 point blandt andet ved at besætte tredjepladsen i Ungarn, et af sæsonens mest spændende løb. Han satte sig også på fjerdepladsen i Australien og derudover fik han en lang række syvende og ottendepladser.
I Indianapolis var han involveret i en spektakulær ulykke med Scott Speed, Kimi Räikkönen og Juan Pablo Montoya. Heldigvis kom alle uskadt væk fra ulykken.
Under vinterens test kørte Heidfeld lige op med Robert Kubica og selvom holdet havde problemer med pålideligheden fik BMW Sauber, ikke mindst på grund af Heidfelds stabilitet, en imponerende tredje sæson i Formel 1. Det blev til 2 podieplaceringer, en 5. plads i mesterskabet og 61 point på kontoen.
Alt i alt ser 2008-sæsonen lovende ud for Heidfeld, som måske kan få det gennembrud, mange har ønsket for den stilfærdige tysker.