Membre d'una família distingida, fill de Teodor el Defensor. Va rebre una bona educació i es va distingir per qualitats com la pietat, la benvolença, destresa, intel·ligència i eloqüència. Va ingressar en la seva joventut al servei de l'Església sent nomenatsotsdiaca perSergi II i diaca perLleó IV.[3]
Va ser elegit papa l'abril del 858,[1] mentre l'emperadorLluís II es trobava aRoma i va ser immediatament consagrat per aquest. És considerat com un dels Papes més importants de l'edat mitjana, ja que, aprofitant la crisi que passava elregne carolingi, va començar a consolidar la doctrina que defensava que el poder espiritual deRoma, encarnat en la figura del Papa, es trobava per sobre de qualsevol altre poder, inclòs el civil representat per l'emperador. Aquesta postura el va portar a enfrontar-se en la part política a l'Emperador d'Occident i en la religiosa amb l'Església Oriental.[3]
Antiga basílica de S. Pere, al pòrtic de la qual hi hagué la tomba del papa
El seu enfrontament amb l'imperi Carolingi es va iniciar quanLotari II, fill de l'emperadorLotari I, va voler separar-se de la seva esposaTeutberga, que no li havia donat fills, per casar-se ambWaldrada, procés en el qual va comptar amb el suport del clergat episcopal franc, que va aprovar l'anul·lació matrimonial en els sínodes d'Aquisgrà i deMetz, celebrats en el862 i el863, respectivament.
Nicolau respongué amenaçant Lotari amb l'excomunió i deposant i excomunicant els arquebisbes deColònia i deTrèveris, alhora que declarava nuls els concilis celebrats. Lotari II, amb el suport del seu germà i emperadorLluís II, es dirigí cap aRoma sota el comandament del seu exèrcit i assetjà la ciutat fins que aconseguí un acord pel qual els arquebisbes destituïts tornarien a les seves seus, però no aconseguí que el Papa reconegués com a valida l'anul·lació matrimonial de Lotari.
Durant el pontificat de Nicolau I es va produir l'anomenatcisma focià, que dos segles més tard provocaria el cisma definitiu de les esglésiesoriental ioccidental.[2] El cisma focià, s'inicia quan l'any858 és nomenatPatriarca de Constantinoble el laicFoci, en substitució d'Ignasi que havia estat deposat perBardes, oncle de l'emperadorMiquel III i regent de l'Imperi, per negar-se a donar-li la comunió i acusant-lo d'incest.
Foci comunicà al papa Nicolau I la seva entronització com a patriarca, però també rebé queixes dels partidaris d'Ignasi sobre la legalitat de la nova elecció patriarcal, fet pel qual el Papa envià aConstantinoble dos llegats perquè l'informessin de la situació real. Els llegats van quedar convençuts de la legalitat de l'elecció de Foci i en un sínode local, en861, es va declarar nul el patriarcat d'Ignasi.
Però malgrat això la situació no es resolgué, ja que l'abatTeognos, partidari d'Ignasi, viatjà a Roma i entregà al papa una carta d'apel·lació que ell mateix havia falsificat com si fos d'Ignasi. Això, juntament amb la promesa d'obediència incondicional, dugué Nicolau I a excomunicar Foci l'any867, i a declarar Ignasi com a patriarca legítim.
Aquesta acció i el fet que Nicolau I intervingués en la cristianització deBulgària que estaven emprenent els romans d'Orient, enviant els seus propis missioners, va provocar que Foci, amb el suport de l'emperador Miquel III, en un sínode celebrat també en l'any867 aConstantinoble, excomuniqués el Papa, aprofitant per rebutjar la inclusió delfilioque en elCredo, postura defensada per l'Església Occidental
El cisma es resolgué aquest mateix any de867 al morir tant l'emperador Miquel III com el papa Nicolau I i ser deposat Foci en el patriarcat de Constantinoble, que serà novament ocupat per Ignasi. Va morir el13 de novembre del867 sense conèixer la seva excomunicació per part de Foci i deixant la solució del cisma focià al seu successorAdrià II mitjançant elVuitè Concili Ecumènic.