Forma1 előtt:
Heidfeld 1981-ben, mindössze négy évesen ismerkedett meg a technikai sportokkal – igaz, akkor még a mini motorral. 1984-ben váltott gokartra, ahol első jegyzett sikerét 1988-ban érte el: ekkor lett a kerpeni gokart klub bajnoka. 1989-ben megnyerte a licenccel rendelkező juniorok számára kiírt gokartversenyt Kerpenben, 1990-ben megnyerte a DMV gokart bajnokságot és ötödik helyezett lett az NRW Kupában. 1991-ben futamgyőztes volt a gokart világbajnokságon és megnyerte a nemzetközi CIK junior gokartversenyt. 1992-ben ötödik helyezett volt a német junior gokartbajnokságban.

1994-ben váltott autókra és azonnal megnyerte a német Forma-Ford 1600 sorozatot úgy, hogy kilenc futamon nyolc győzelmet aratott. 1995-ben a nemzetközi Forma-Ford 1800 sorozat bajnoka lett és második helyet ért el a német Forma-Ford 1800-as bajnokságban. 1996-ban a német Forma-3-ban folytatta pályafutását, ahol három futamgyőzelemmel a harmadik helyen végzett. 1997-ben megnyerte ugyanezt a bajnokságot – többek között győzelmet aratva az egyik legjelentősebbnek tartott Forma-3-as futamon, a monacói versenyen is.

Ezzel magára vonta a Forma 1-es McLaren-Mercedes csapat vezetőinek figyelmét, akik ettől a szezontól kezdve tesztpilótaként alkalmazták és egyengették pályafutását az alsóbb kategóriákban. Így Heidfeld 1998-ban már a nemzetközi Forma-3000-ben indult a McLaren junior csapatánál, a West Competition-nél. Első szezonjában a második helyen végzett a kolumbiai Juan Pablo Montoya mögött – úgy, hogy az utolsó futamon még minden esélye megvolt a bajnoki címre. Megszerezte a pole pozíciót, ám szabálytalan üzemanyag miatt csak a mezőny végéről indulhatott el, így nem volt esélye megküzdeni Montoyával. 1999-ben aztán Heidfeld begyűjtötte a Forma-3000 bajnoki címét is, így forma 1-es pályafutását úgy kezdhette, hogy az utánpótlás kategóriákban szinte mindent megnyert, amit meg lehetett.
Forma1-ben:
Prost
Miután Heidfeld megnyerte a Forma-3000-es bajnoki címet, a mögötte álló McLaren 2000-ben elérkezettnek látta az időt arra, hogy Heidfeld fellépjen a Forma 1-be. Segítettek neki bejutni a Prost csapathoz, ahol a tapasztalt Jean Alesi lett a csapattársa. A Prost ebben a szezonban rendkívül gyenge volt: sem Alesi, sem Heidfeld nem tudott vele pontot szerezni. Jellemző az autó megbízhatatlanságára, hogy Heidfeld célba érni is mindössze négy alkalommal tudott, míg Alesi ötször.
Sauber
2001-ben Heidfeld a Sauber-Petronas istállónál folytatta pályafutását, ahol az újonc Kimi Räikkönent kapta csapattársul. Heidfeld a szezon során 12 pontot gyűjtött és a világbajnokság hetedik helyén végzett, míg Räikkönen 9 ponttal tizedik lett. A német versenyző első dobogós helyezését is megszerezte: a Brazil Nagydíjon harmadik lett.

Heidfeldet nagy csalódás érte a szezon végén, amikor a McLaren – amely addig az ő pályafutását egyengette – a szezon végén mégsem őt választotta ki arra, hogy a wokingi csapatnál 2002-től felváltsa a visszavonuló Mika Häkkinent, hanem Räikkönent. Heidfeld maradt a Saubernél 2002-re és 2003-ra is, a McLaren-Mercedesszel pedig megszakadt addigi együttműködése.

2002-ben Heidfeld 7 pontot gyűjtött a pontversenyben és a tizedik helyen végzett a világbajnokságban, legjobb helyezése barcelonai negyedik helye volt. Újonc csapattársa, Felipe Massa 4 ponttal tizenkettedik lett.

2003-ban a veterán honfitárs, Heinz-Harald Frentzen érkezett Heidfeld mellé csapattársnak. Heidfeld gyenge szezont futott: 6 ponttal mindössze a világbajnokság tizenhatodik helyén végzett, miközben Frentzen 13 ponttal tizenegyedik volt.
Jordan
2004-től Heidfeld a Jordan-Fordnál folytatta pályafutását – oldalán az újonc Giorgio Pantanóval. A Jordan gyenge autó volt, Heidfeld pedig 3 ponttal a világbajnokság tizenhetedik helyén végzett. A másik autóban Pantano egyetlen pontot sem gyűjtött, ám a Kanadai Nagydíjon az olaszt helyettesítő Timo Glock első – és eddig egyetlen – forma 1-es versenyén kisebb szenzációként 2 pontot szerzett hetedik helyével.

Mivel a Jordannek pénzre volt szüksége, azokat a pilótákat részesítette előnyben, akik fizetni tudtak, illetve voltak hajlandóak helyükért. Ezért aztán Heidfeldnek a szezon végén távoznia kellett az ír csapattól, átadva helyét Tiago Monteirónak, illetve Narain Karthikeyannak.
Williams
A munka nélkül maradt Heidfeld ezután a Williamstől kapott egy olyan lehetőséget, hogy az egyik pilótaülésükért egy tesztelésen mérkőzzön meg a csapat addigi tesztpilótájával, a brazil Antonio Pizzoniával. Heidfeld meggyőzőbb volt, így 2005. január 31-én bejelentették, hogy a Williams leszerződteti a szezonra.

A 2005-ös év Heidfeld eddigi legjobb eredményeit hozta: a Nürburgringen megszerezte forma 1-es pályafutása első pole pozícióját, a versenyen pedig második lett, csakúgy, mint Monacóban. A szezon utolsó öt futamán azonban nem vehetett részt: Olaszországban és Belgiumban egy korábbi tesztbaleset miatt, majd Brazíliában, Japánban és Kínában azért, mert kerékpározás közben ütközött egy motorossal. Heidfeld így 28 pontot szerzett a szezon során, amivel a bajnokság tizenegyedik helyét szerezte meg. Csapattársa, Mark Webber 36 ponttal tizedik volt, de hozzá kell tenni, hogy csak az utolsó öt futamon – tehát amelyeken Heidfeld nem vett részt – tudott csak fordítani a némettel szemben.
BMW-Sauber
2006-tól a Williams és addigi motorszállítója, a BMW külön utakon folytatta – utóbbi kivásárolta a Saubert és BMW-Sauber néven gyári csapatként folytatta. A BMW-Williams addigi két versenyzője közül Webber a Williamshez került, míg Heidfeld a BMW-hez. Új csapattársa az 1997-es világbajnok, Jacques Villeneuve lett.Miután Jacques Villeneuve-öt menesztették,Robert Kubica lett az új csapattársa.
Magánélete:
Nick Heidfeld nőtlen, barátnőjével Patricia Papennel és 2005 nyarán született kislányukkal, Junival Svájcban él. Második gyermekük 2007 július végén született neve Yoda Heidfeld:-)

Heidfeldnek két testvére van. Sven (született: 1978. október 25.) szintén autóversenyző, megnyerte az 1997-es német Forma-Renault bajnokságot, 2003-ban és 2004-ben pedig a Forma-3000-ben versenyzett. 2005 óta saját autóversenyző iskolát működtet. A legidősebb fivér, Tim (született: 1973. augusztus 2.) vállalkozó, egy pénzügyi tanácsadó cég ügyvezetője.
Beceneve:
Heidfeldet gyakran hívják a médiában „Quick Nick”-nek („Gyors Nick”).