Nicole Garcia nasce in Algeria da famiglia spagnola, ma si trasferisce in Francia già dagli inizi degli anni 1960 e possiamo dire che, oramai, sia del tutto naturalizzata francese. Qui si iscrive all'Università e prende contemporaneamente lezioni di recitazione. Inizia ad avere rapporti col cinema nel 1967, il suo primo ruolo è nel film Des garçons et des filles. Nonostante le sue numerose attività in campo cinematografico, arriverà nel 1974 il momento che la farà conoscere maggiormente al pubblico, con il film Che la festa cominci, diretto da Bertrand Tavernier.
Da quel momento in poi inizierà un momento particolarmente felice per la sua vita di artista e attrice, che, fino alla fine degli anni 1980, la vedrà recitare per una media di 2-3 film all'anno. Proprio nel 1980 riceverà il Premio César come miglire attrice non protagonista, per la commedia Le cavaleur di Philippe De Broca; seguito da altre nomination per premi. Il successo di Bolero di Claude Lelouch, aumenta la popolarità dell'attrice che, negli anni 1980, con energia e empatia incarna i diversi volti della donna moderna tra emancipazione (in Garçon! Di Claudie Sautet,1981), seduzione (Pericolo nella dimora di Michelle Deville,1984) e ambizione (Ore 20: Scandalo in diretta, di Serge R. Leroy, 1985).

Non solo attrice
Sempre negli anni 1980 avviene il debutto da regista. Prima con un cortometraggio, 15 août, che la vede oltre che alla direzione, anche sceneggiatrice e attrice, e con il quale sarà nominata per la Palma d'Oro nella sezione cortometraggi al Festival di Cannes del 1986. Successivamente debutterà con un lungometraggio, Un weekend su due, nominato subito, nel 2010, al Premio César per il Miglior film di debutto.
I suoi film iniziano a parlare della complessità delle dinamiche umane, spesso inserite nella cornice di quadri familiari non sempre facili. Sono pellicole che rappresentano il suo senso di romanticismo. Lei descrive il percorso sinuoso che le vicende e personaggi possono intraprendere tra il sopravvivere a un pericolo e la discesa agli inferi. Molti dei suoi personaggi principali sono esseri in crisi, offerti in ruolo a grandi attori: di Nathalie Baye è il ruolo di madre divorziata in Un weekend su due, Gérard Lanvin sarà nel cast di Le fils préféré (1994), Catherine Deneuve interpreterà Marianne Malivert: una ex alcolista in cerca di riscatto in Place Vendôme (prestazione che gli è valsa il premio come miglior attrice a Venezia nel 1998). Daniel Auteuil interprerà un bugiardo patologico in L'avversario(2002).
Sempre su dinamiche di insieme e sulla ricerca personale sarà incentrato il film del 2005 Quello che gli uomini non dicono, che come gli altri film viene presentato in diversi Festival in tutto il mondo.

Nicole Garcia non smette comunque di fare l'attrice, per altri registi, ma anche il teatro e per la televisione. Tra i ruoli più riusciti possiamo ricordare quello della moglie volubile di Simon Polaris (Jean-Pierre Bacri) in Kennedy et moi di Sam Karmann (1999), o gli altri nei film Betty Fisher (2001) e La Petite Lili (2003), due lungometraggi diretti da Claude Miller. Dopo altri film che hanno fatto il giro del mondo come Peur(s) du noir (2007), Plein sud (2009) e 38 testimoni (2012) nel 2015, presterà le sue doti attoriali per Families, di Jean-Paul Rappeneau, dove è alle prese con questioini familiari e sentimentali.
Nel frattempo non perde tempo anche per tornare dietro la macchina da presa, creandosi anche la sceneggiatura. Nel 2010, per realizzare un altro film, si circonda di attori incontrati durante il suo percorso, come Marie-Josée Croze trasformata in una bionda platino, la sensibile Sandrine Kiberlain, e Jean Dujardin coinvolti in una commedia drammatica: Tre destini, un amore. Con lo sfondo della guerra in Algeria, offre l'occasione di discutere sulla sua città natale, Oran. Nel 2016 presenta al Festival di Cannes il drammatico Mal di pietre, con Marion Cotillard, Louis Garrel e Alex Brendemühl. Nel 2019 dirige Juliette Binoche ne Il mio profilo migliore e nel 2020 si dedica alla sceneggiatura e alla regia di Amanti. Sarà anche dietro la macchina da presa per la serie Lupin.

Una vita nel cinema
Nicole Garcia sembra aver sviluppato nel tempo, con collaborazioni e performance, una complessa simbiosi col mondo del cinema. Tanto che anche la sua sfera familiare risulta legata a questo microcosmo. Infatti suo figlio maggiore, Frédéric Bélier-Garcia, è un regista teatrale e scrittore. Noto è anche il fatto che dal suo rapporto con Jean Rochefort, ha avuto un secondo figlio, anch'esso nel mondo dello spettacolo, l'attore Pierre Rochefort. Sensibile al moto dei tempi e attenta a quello del mondo, Nicole è sicuramente una di quelle registe donne che, non solo perché in minoranza rispetto ai colleghi maschi, spiccano da anni per contemporaneità dei temi e fervide produzioni.