Największy sukces w karierze Nicole Van Den Broeck osiągnęła w 1973 roku, kiedy zdobyła złoty medal w wyścigu ze startu wspólnego podczas mistrzostw świata w Barcelonie. W zawodach tych wyprzedziła bezpośrednio Holenderkę Keetie van Oosten-Hage oraz Walentiną Rebrowską ze Związku Radzieckiego. Ponadto w 1975 roku zwyciężyła we włoskim wyścigu Trofeo Alfredo Binda - Comune di Cittiglio. Wielokrotnie zdobywała medale mistrzostw kraju, w tym pięć złotych. Nigdy nie wzięła udziału w igrzyskach olimpijskich.