Nicole Beharie, West Palm Beach, Florida'da doğdu. Babasının Amerika Birleşik Devletleri Dışişleri Servisi'nde çalışması nedeniyle çocukluğu Birleşik Krallık, Jamaika, Nijerya ve Panama gibi farklı ülkelerde geçti. Güney Carolina'daki Orangeburg Wilkinson Lisesi'ne gitti ve 2003 yılında South Carolina Valilik Sanat ve Beşeri Bilimler Okulu'ndan mezun oldu. Daha sonra Juilliard School'da (2003–2007) eğitim aldı ve burada Shakespeare bursu kazandı.Nicole Beharie, sinema kariyerine 2008 yılında American Violet filmi ile başladı ve başrolde yer aldı. Aynı yıl, spor temalı The Express: The Ernie Davis Story filminde Sarah Ward karakterini canlandırdı. 2010 yılında Lifetime televizyon filminde Sins of the Mother'da üniversite öğrencisi Shay Hunter olarak kamera karşısına geçti. 2011 yılında My Last Day Without You filminde şarkıcı-söz yazarı olarak yer aldı ve Steve McQueen'in Shame filminde Michael Fassbender ile birlikte oynadı.

2013 yılında tarihi beyzbol filmi 42'de Chadwick Boseman'ın canlandırdığı Jackie Robinson'un eşi Rachel Robinson rolünde oynadı. Aynı yıl, Fox'un doğaüstü drama dizisi Sleepy Hollow'da Abbie Mills karakteriyle başrol oynadı. Bu dizideki performansı ile geniş bir izleyici kitlesine ulaştı. 2020 yılında Miss Juneteenth filminde eski bir güzellik kraliçesi olan Turquoise Jones karakterini canlandırdı ve performansı büyük beğeni topladı.

Nicole Beharie ayrıca, 2019 yılında Black Mirror dizisinde yer aldı ve 2023 yılında Apple TV+ dizisi The Morning Show'un kadrosuna katıldı. Bu dizideki performansıyla Dram Dizilerinde En İyi Yardımcı Kadın Oyuncu dalında Primetime Emmy Ödülü'ne aday gösterildi. Son yıllarda, Breaking (2022) ve Honk for Jesus. Save Your Soul. (2022) gibi filmlerde de önemli roller üstlendi. Ayrıca, Scenes from a Marriage (2021) dizisinde Kate karakterini canlandırdı.