出生于美国艾奥瓦州，在美国加州大学伯克利分校获得语言学博士学位。长期在加州大学伯克利分校从事语言学教学与研究工作，曾任该校斯拉夫语言文学系教授、语言学系名誉兼职教授、研究生院教授。

尼克尔斯的研究领域涉及斯拉夫语、北欧史前语言、史前古代语言、高加索语言、语言类型学，尤其擅长俄语、车臣语和印古什语的研究。她的研究可分为两个阶段：20世纪80年代以研究俄语、斯拉夫语、高加索语、印古什语等单个语言的特点为主；90年代开始研究语言的扩展、语言的多样性、语言的类型特征及古代人口的迁徙等，涉及语言学、人类学与考古学多学科交叉领域。这一阶段的研究取得了突出成就，1992年由芝加哥大学出版社出版的著作《语言的时空多样性》获1994年美国语言学界布龙菲尔德著作奖。此后她的研究主要集中于斯拉夫语的及物性、反身化和体，斯拉夫各语言中的前缀和价，斯拉夫语的发展史和原始斯拉夫语晚期的传播，车臣语与印古什语的田野调查。

尼克尔斯的研究打破了许多语言学家的思维定式。她放弃被认为是成功的、经过检验的可靠的语言谱系树，提出了采用语法构建块（grammatical building blocks）给语言进行分类的方法。尼克尔斯利用几十种语法特征，如是否具有前缀或后缀，动词置于句首、句中还是句尾，怎样表示领属关系等把语言分为不同的类型。她采用语法特征而不是词汇或语音特征对语言进行分类，因为她认为对于语言的构成部分，语法比词汇、语音变化更慢。她把这些语法特征构建块绘制在地图上，发现数千英里外的语言群体包含了相同的构建块，这一现象促使她思考最早的移民迁徙，如她发现环太平洋地区的语言具有许多相同的语法构建块，并成功地利用人口的迁徙进行了解释。尼科尔斯花15年时间建立了一种“时间机器”，即通过语言特征来了解过去几千年人类活动的轨迹。她还运用统计学的方法推算出，人类语言产生于10万年以前。尽管这个相当晚的开端让不少人大吃一惊，但是尼科尔斯的结论基本上得到了遗传学、考古学和古生物学研究成果的支持。