Nikolan vanhemmat olivat suurvoivodi Mirko Petrović-Njegoš ja Stana Martinović. Hän opiskeli vuosina 1858–1860 Pariisissa. Hän oli lapsettoman setänsä, ruhtinas Danilo I:n kruununperijä. Nikolasta tuli vain 18-vuotiaana Montenegron ruhtinas, kun Danilo kuoli salamurhan uhrina 13. elokuuta 1860. Nikola I oli vahva hallitsija, ja hän johti Montenegroa menestyksekkäissä sodissa Ottomaanien valtakuntaa vastaan vuosina 1862 ja 1876. Montenegro osallistui myös Venäjän–Turkin sotaan ja sen jälkeen vuoden 1878 Berliinin kongressi antoi Montenegron itsenäisyydelle kansainvälisen tunnustuksen. Rauhansopimuksen seurauksena Montenegron alue kaksinkertaistui ja se sai yhteyden Adrianmeren rannikkoon. Venäjä ryhtyi tämän jälkeen tukemaan Montenegroa taloudellisesti ja sotilaallisesti. Seuraavat vuodet maa nautti suhteellisesta rauhasta ja vakaudesta. Maa sai myös lehdistönvapauden ja rikoslain.