Troisième d'une famille de quatre enfants, Nicholas Hoult est fils d'un pilote de ligne et d'une professeur de musique. Encouragé à embrasser une carrière de comédien dès son plus jeune âge, il intègre la prestigieuse Sylvia Young Theatre School et obtient son premier rôle à l'âge de 7 ans.

Après une apparition très remarquée auprès de Hugh Grant dans Pour un garçon (2002), Nicholas doit attendre 2007 pour exploser à la télévision en incarnant Anthony Stonem dans Skins. Son personnage de beau gosse manipulateur devient vite l'icône d'une génération de jeunes télévores en quête de sensations, et le cinéma lui offre son premier rôle adulte dans le sublime A Single Man (2009), où sa plastique et son regard brûlant captivent autant Colin Firth que les spectateurs.

Les années suivantes sont synonymes de grosses productions : il est tout d'abord à l'affiche du péplum fantastique Le Choc des Titans (2010), puis entre dans la genèse des super-héros en reprenant le rôle du Fauve dans X-Men: Le Commencement (2011). L'année 2013 est celle de la consécration, puisque Nicholas est en tête d'affiche de Warm Bodies (2013) et Jack le chasseur de géants (id.), montrant à quel point il se place dans la liste des jeunes acteurs les plus prisés du moment.

En 2015, Nicholas Hoult campe un personnage très important dans le nouveau Mad Max porté par Tom Hardy et Charlize Theron puis se glisse la même année dans la peau d'un producteur de musique et chasseur de talents prêt à tout pour arriver à ses fins dans Kill Your Friends. Il poursuit en reprenant son personnage de Hank McCoy / Le Fauve dans les volets suivants de la franchise : X-Men : Days of Future Past (2014), X-Men : Apocalypse (2016) et X-Men : Dark Phoenix (2019).

En parallèle, Nicholas Hoult tend à privilégier les biopics, comme en témoignent ses prestations dans Rebel in the Rye, The Current War, Tolkien, The Banker et Le Gang Kelly. On le voit aussi dans le film de guerre Sand Castle, le raffiné La Favorite, le thriller d'action Ceux qui veulent ma mort et le dérangeant The Menu. Côté petite lucarne, le natif de Wokingham campe Pierre III de Russie dans la série historique satirique The Great, aux côtés d'Elle Fanning.

Friand de projets originaux, le comédien donne en 2023 la réplique à Nicolas Cage dans la comédie d'horreur Renfield, où il joue le rôle-titre, celui de l'assistant du Dracula (incarné par Nicolas Cage) !