La vettura con cui Heidfeld vinse il campionato diFormula 3000 nel1999
Heidfeld cominciò a disputare gare dikart nel1988 per poi passare allaFormula Ford 1600 tedesca nel1994 vincendo otto gare delle nove in programma e conquistando il titolo; l'anno successivo conquistò il campionato internazionale tedesco diFormula Ford 1800, giungendo secondo nella Zetec Cup (anche questa disputata con vetture diFormula Ford 1800). Nel1996 passò al campionato diF3 tedesca, dove chiuse terzo in classifica con 3 vittorie all'attivo e attirando l'attenzione diNorbert Haug, che gli garantì l'appoggio dellaMcLaren; nel1997 Heidfeld continuò a correre nellaF3 tedesca, conquistando il titolo e vincendo anche l'evento di contorno alGran Premio di Monaco diFormula 1. Trasferitosi nel1998 inFormula 3000 disputò due stagioni con il West Competition, lo junior teamMcLaren; fu in lizza per il titolo fino all'ultima gara, venendo poi battuto daJuan Pablo Montoya. L'anno seguente dominò il campionato, vincendo quattro gare e chiudendo con ventinove punti di vantaggio sul secondo classificato, il danese Jason Watt. Nel1999 fece anche parte della squadraMercedes alla24 Ore di Le Mans, non prendendovi però parte in seguito ai capottamenti in pieno rettilineo delle vetture diMark Webber e Peter Dumbreck, che spinsero la squadra a ritirarsi dalla competizione.
Parallelamente ai suoi impegni inFormula 3000, nel1998 e nel1999 Heidfeld ricoprì il ruolo di collaudatore per laMcLaren; in occasione delGran Premio del Belgio, laProst annunciò di aver messo sotto contratto il pilota tedesco per la stagione2000.
La vettura si rivelò, tuttavia, poco competitiva e inaffidabile: al debutto assoluto nelGran Premio d'Australia Heidfeld stupì battendo l'esperto compagno di squadraAlesi in qualifica, ma in gara chiuse in nona e ultima posizione, staccato di due giri. Nel prosieguo della stagione il pilota tedesco subì pure una squalifica al GP d'Europa a causa del sottopeso della sua vettura e conquistò un ottavo posto nelGran Premio di Monaco come miglior risultato; Heidfeld si rese protagonista di diversi contatti con il suo compagno di squadra, che nelGran Premio d'Austria portarono al ritiro entrambi. Inoltre come il compagno non arrivò mai in zona punti concludendo il campionato al ventesimo posto, classificandosi meglio diAlesi grazie ai migliori piazzamenti.
Nel2001 Heidfeld passò allaSauber, con cui firmò un contratto triennale, conquistando il primo arrivo a punti in carriera nella gara inaugurale, ilGran Premio d'Australia, nel quale giunse quarto. NelGran Premio del Brasile il pilota tedesco fece ancora meglio, chiudendo in terza posizione e riportando una monoposto del team elvetico sul podio tre anni dopo ilGran Premio del Belgio 1998, nel qualeJean Alesi era giunto terzo. Nelle restanti gare Heidfeld raccolse cinque sesti posti, conquistando in tutto dodici punti e chiudendo il campionato in settima posizione, alla pari conVilleneuve eTrulli; laSauber ottenne il miglior risultato della propria storia, con il quarto posto in classifica nel campionato costruttori. Grazie ai buoni risultati si parlò anche di un passaggio del giovane tedesco allaMcLaren al posto diMika Häkkinen, che si sarebbe ritirato a fine stagione[1]; la scuderia inglese gli preferì però il debuttante compagno di squadraKimi Räikkönen, che aveva brillato soprattutto nella seconda parte di stagione. Heidfeld rimase allaSauber anche per la stagione2002. La vettura, pur essendo molto affidabile (il pilota tedesco si ritirò solo tre volte, due delle quali per incidente), era meno competitiva di quella della stagione precedente. Heidfeld giunse a punti in quattro occasioni (contro le sette del2001), con un quarto posto nelGran Premio di Spagna come miglior risultato. InAustria fu coinvolto in uno spettacolare incidente conTakuma Satō[2]. Chiuse l'anno con sette punti e il decimo posto in classifica, facendo comunque meglio del debuttante compagno di squadraFelipe Massa. Nel campionato2003 gli venne affiancato, invece, l'espertoFrentzen, diMönchengladbach come lui. La stagione fu ancora più deludente della precedente: nonostante il nuovo regolamento prevedesse l'allargamento della zona punti alle prime otto posizioni (mentre prima prendevano punti i primi sei classificati), Heidfeld conquistò solo sei punti, venendo nettamente battuto dal compagno di squadra, che ne ottenne più del doppio, riuscendo anche, seppur fortunosamente, a salire sul podio nelGran Premio degli Stati Uniti.
Per la stagione2004 Heidfeld, senza altre offerte, venne ingaggiato daEddie Jordan. Tuttavia la scuderiaJordan era ormai in crisi profonda e infatti la monoposto si rivelò molto poco competitiva e inaffidabile, ma Heidfeld riuscì a ottenere punti sia nelGran Premio di Monaco (che chiuse in settima posizione), che nelGran Premio del Canada, nel quale la squalifica delle dueWilliams e delle dueToyota per infrazioni tecniche lo fece avanzare in ottava posizione. Chiuse l'anno con tre punti e il diciottesimo posto in campionato.
Per la stagione2005 fu assunto (dopo una prova comparativa conAntônio Pizzonia)[3] dallaWilliams per un'annata di transizione, dopo l'addio diRalf Schumacher e diJuan Pablo Montoya. L'avvio di stagione fu abbastanza buono, Heidfeld conquistò anche la pole position alGran Premio d'Europa alNürburgring (in cui arrivò secondo, come aMonaco) e in totale andò 3 volte sul podio. Nella seconda parte di stagione, tuttavia, la vettura perse competitività e a cinque gare dalla fine, il pilota tedesco si infortunò, chiudendo anticipatamente la stagione e finendo undicesimo in campionato.
Per la stagione2006 laBMW, lasciata laWilliams, portò Heidfeld alla nuova scuderia, fondata sulle ceneri dellaSauber appena acquistata. Heidfeld batté il compagnoJacques Villeneuve nel confronto diretto in gara (ma non in qualifica), conquistando anche il primo podio per la BMW Sauber col 3º posto inUngheria. Alla fine dell'anno fu 9º, mentre laBMW Sauber (anche con l'apporto del collaudatoreKubica, promosso titolare) giunse 5º nel campionato costruttori davanti allaToyota. Iniziò molto bene il campionato2007 arrivando sempre 4º nei primi tre appuntamenti (Australia,Malesia, eBahrain). Arrivò al secondo posto nelGran Premio del Canada e terzo nelGran Premio d'Ungheria ed ancora 4º nelGran Premio d'Italia e in quello diTurchia. Concluse la stagione al quinto posto nella classifica iridata con 61 punti, mentre la scuderia concluse seconda con 101 punti, grazie alla squalifica dellaMcLaren dalla classifica costruttori a causa delloscandalo di spionaggio industriale ai danni dellaFerrari. La stagione2008 iniziò con un secondo posto nella travagliata gara d'apertura inAustralia, seguito da due piazzamenti in zona punti (6º inMalesia e 4º inBahrain) e da un secondo posto inCanada, nella gara che vide la vittoria del compagno di squadraRobert Kubica. Oltre a questi buoni risultati, riuscì ad ottenere altri due secondi posti: inGran Bretagna e inBelgio (complice anche la penalizzazione diLewis Hamilton) ed ancora 5º inTurchia,Italia eCina 4º inGermania e 6º aSingapore. Concluse la stagione al sesto posto nella classifica iridata con 60 punti mentre la BMW Sauber terza con 135 punti. La stagione2009 cominciò decisamente male per i piloti della BMW Sauber e per la scuderia stessa, non in grado di confermare le prestazioni delle stagioni2007 e2008. Heidfeld riuscì ad arrivare 2º nelGran Premio della Malesia, grazie anche alla pioggia intensa e ad una strategia di rifornimento impeccabile. Non avendo completato il 75% del totale previsto, il regolamento prevedeva l'assegnazione di metà punteggio quindi 4 punti anziché 8. Per vedere altri punti fu necessario arrivare alGran Premio di Spagna, nel quale Heidfeld arrivò 7º. Una timida ripresa si ebbe alGran Premio del Belgio, dove entrambe le BMW chiusero a punti, con Heidfeld (partito 3º) giunto 5º eKubica (partito 5º) arrivato 4º (per la prima volta nella stagione2009).
Ancora punti per Heidfeld nelGran Premio d'Italia, in cui giunse 7º e nelGran Premio del Giappone, con il 6º posto. NelGran Premio di Singapore venne coinvolto in un incidente, a seguito del quale entrò la Safety Car per far rimuovere i detriti lasciati dalle vetture sul tracciato. L'incidente ebbe origine dal tentativo diAdrian Sutil di passareJaime Alguersuari all'interno della curva 14. Il pilota dellaForce India finì in testacoda ma, nel tentativo di rimettersi sul tracciato in fretta, accelerò di colpo e la sua vettura colpì quella del sopraggiungente Nick Heidfeld. Per il tedesco fu il primo ritiro dalGran Premio degli Stati Uniti 2007, con un record di 41 gran premi conclusi consecutivamente che sarebbe stato pareggiato solo in occasione delGP d'Italia del2020 daLewis Hamilton.Sutil venne multato di 20.000 dollari per guida non prudente. NelGran Premio di Abu Dhabi Heidfeld chiuse al 5º posto, superando, grazie a questi 4 punti,Kubica nella classifica piloti, e permettendo alla BMW Sauber di scavalcare laWilliams nella classifica costruttori.
2010: L'arrivo alla Mercedes, il passaggio alla Pirelli e di nuovo alla Sauber
Non confermato dallaBMW Sauber, Heidfeld sembrò inizialmente favorito per affiancareNico Rosberg nell'appena costituito teamMercedes nel campionato2010, ma poi gli fu preferito il rientranteMichael Schumacher. Rimasto senza un volante in seguito al fallimento di una seconda trattativa con laRenault, Heidfeld assunse il ruolo di terzo pilota allaMercedes. Dall'agosto2010 fu ingaggiato dallaPirelli per testare, su unaToyota TF109, gli pneumatici da fornire ai partecipanti al2011.[4] Perse questo incarico quando fu chiamato daPeter Sauber a sostituirePedro de la Rosa a cinque gare dal termine del campionato, a partire dalGran Premio di Singapore. Dopo essersi ritirato per incidente nella gara di rientro, Heidfeld ottenne due piazzamenti a punti nei gran premi diGiappone eCorea, nei quali giunse ottavo e nono rispettivamente. Questi risultati non portarono però a una riconferma allaSauber per il2011, infatti il nuovo compagno di scuderia diKobayashi saràSergio Pérez.
Rimasto senza un volante per il campionato2011, Heidfeld fu contattato dallaRenault in seguito al grave infortunio subito daRobert Kubica in un rally, che impose al polacco di rinunciare a prendere parte alla stagione. Dopo un breve confronto durante i test invernali con il collaudatore ufficialeBruno Senna, il pilota tedesco fu scelto come sostituto di Kubica fino al suo ristabilimento completo. Dopo una prima gara piuttosto difficile, conclusa fuori dai punti dopo essere scattato dalla diciottesima posizione, nelGran Premio della Malesia Heidfeld conquistò il terzo posto, alle spalle diSebastian Vettel eJenson Button. Il pilota tedesco giunse poi a punti in cinque delle nove gare successive, con un settimo posto nelGran Premio di Turchia come miglior risultato. Nonostante precedesse in classifica il compagno di squadraVitalij Petrov, pochi giorni prima delGran Premio del Belgio Heidfeld fu licenziato dallaRenault, che lo sostituì con il collaudatoreBruno Senna. La scuderia motivò la propria scelta con l'insoddisfazione per le prestazioni del pilota tedesco[5], che avviò una causa legale contro la decisione del suo team.[6]
Terminata l'esperienza nella massima serie automobilistica, dal2012 partecipa con la scuderia Rebellion Racing a tre gare del mondialeEndurance, una delle quali è la24 Ore di Le Mans, dove ottiene il terzo posto. Nel2013 è nuovamente a bordo dellaToyota del team svizzero, con il quale disputa cinque gare e ottiene buoni risultati, tra cui un terzo posto alla6 Ore di San Paolo. Nel2014 viene confermato dalla squadra elvetica; durante la stagione ottiene buoni risultati ma non riesce ad andare oltre due quarti posti aSilverstone e aLe Mans. Nel2015 prende parte a sole tre corse in cui ottiene appena due punti, mentre nel2016 gareggia esclusivamente nelle quattro gare iniziali della stagione dove si piazza per due volte quarto.
Heidfeld impegnato in Formula E a Punta del Este nel 2014.
Dalla stagione2014-2015 il tedesco partecipa al neonato campionato diFormula E con il teamVenturi Grand Prix; la stagione inizia positivamente per il tedesco che alla prima gara si ritrova subito a lottare per la vittoria, ma è poi costretto al ritiro all'ultima curva a causa di un incidente innescato daNicolas Prost. Nella seconda gara il tedesco scatta dall'ottava casella ma viene poi costretto al ritiro in un incidente conFranck Montagny mentre si trovava al sesto posto. Il primo risultato di rilievo arriverà aBerlino, dove ottiene un 5º posto, seguito da un podio aMosca ma dopo questi non riesce ad ottenere ulteriori punti. Termina la stagione al dodicesimo posto con 31 punti.
Nella seconda stagione il tedesco correrà per il TeamMahindra Racing. Nella gara inaugurale della stagione ottiene il primo podio nella storia del Team, seguito da un nono posto in Malesia. Nello stesso E-Prix, però il tedesco subisce un infortunio al braccio che lo costringe a saltare la terza tappa. Rientra, riesce subito a cogliere punti giungendo 7º e nelle successive 2 gare giunge a punti sfiorando il podio a Long Beach. AParigi giunge 12º, ottenendo comunque 2 punti per il giro più veloce e nella gara successiva giunge nuovamente settimo. All'ultimo appuntamento stagionale il tedesco giunge secondo, salvo poi essere penalizzato di 50 secondi per aver utilizzato due volte il fanboost. Termina la stagione al decimo posto con 53 punti.
2016-2017
La terza stagione inizia, come la precedente con un podio nella gara inaugurale. Dopo un nono posto a Marrakech, un quindicesimo a Buenos Aires e un incidente con il compagno di squadra mentre era in lotta per il podio a Città del Messico, conquista altri quattro terzi posti aMonte Carlo,Parigi,Berlino eNew York che uniti ad un quinto posto nell'ultima gara a Montreal gli valgono 88 punti e il 7º posto in classifica, miglior risultato nella categoria.
2017-2018
Heidfeld a Berlino nel 2018.
Nella stagione successiva viene confermato dal teamMahindra Racing[7], per la sua quarta stagione nella categoria. Per la terza volta consecutiva ottiene un podio nella gara inaugurale, svoltasi adHong Kong. Termina la stagione all'undicesimo posto con 42 punti.
Per le tre stagioni successive il tedesco continua a lavorare con la scuderia indiana, ma in veste di collaudatore e terzo pilota. Il suo posto da titolare viene preso daJerome D'Ambrosio, proveniente dalla Dragon Racing.
† Indica quei piloti che non hanno concluso la gara ma vengono ugualmente classificati per averne percorso almeno il 90%. * Indica che il campionato è ancora in corso.