En el Campeonato Mundial de Natación en Piscina Corta de 2014 en Doha, el equipo brasileo de relevos 4 × 50 m medley masculino, formado por César Cielo, Felipe França, Nicholas Santos y Guilherme Guido, ganó la medalla de oro, con récord mundial de 1m30s51. Santos también ganó oro en el relevo 4x50 metros estilos mixto, en equipo también formado por Felipe Silva, Etiene Medeiros y Larissa Oliveira. Brasil ganó la carrera batiendo el récord sudamericano con un tiempo de 1m37s26, casi golpeando el récord mundial de los Estados Unidos, de 1m37s17. Nicholas también fue en el Mundial para defender su título de campeón en 50 metros mariposa, obtenido en Estambul 2012. En la final, se enfrentó a Chad le Clos, nadador de la mariposa más grande del mundo en ese momento, campeón mundial y olímpico. Nicholas rompió el récord de 3 Américas, obteniendo la marca 22s08, pero perdió el oro a lo sudafricano, que batió el récord del campeonato con marca 21s95. Santos todavía nadó los 100 metros mariposa, terminando en el puesto 14.