Narodil se do významné šlechtické rodiny v[[Řím|Římě]] jako syn Defensora Theodora. Mikuláš díky tomu získal vynikající vzdělání. Díky jeho zbožnosti, shovívavosti, kompetenci, znalosti, a výmluvnosti vstoupil do služeb církve v raném věku. Dělal subjáhna pro papeže [[Serius II.|Sergiuse II.]] (844-847) a jáhna pro [[Lev IV.|Lva IV.]] (847-855). Po smrti [[Benedikt III.|Benedikta III]] (7. dubna 858) římský císař Ludvík II., který byl soused Říma, vstoupil do města, aby ovlivnil volby. Dne 24. Dubnadubna byl Mikuláš zvolený papežem a na trůnu v [[Bazilika svatého Petra|bazilice svatého Petra]] usedl v přítomnosti císaře. Poté následovala tří denní hostina na rozloučenou pro císaře. Následně, v doprovodu římské šlechty, navštívil císaře v jeho táboře za městem. Při této příležitosti vyšel císař Mikuláši vstříc a vedl jeho koně po určitou část cesty.
Mikuláš I. prosazoval svrchovanou autoritu papežství ve správě církve a byl po dlouhé době výraznou osobností na papežském stolci. Upevnění autority jeho úřadu, který byl dosud ovlivňován panovníky franské říše, napomáhalo její rozdělení roku 843 a oslabení autority karlovských panovníků. Papež se dostal do ostrých sporů s remešským arcibiskupem Hincmarem a konstantinopolským patriarchou Fotiem, v nichž hájil svrchovnost papeže nad všemi západními i východními církevními hodnostáři. Patriarcha Fotios ho obžaloval z hereze, mimo jiné kvůli používání tzv. filioque v praxi západní cíkrve
