Nicolaysen ble student i 1884 og cand.med. i 1890. Han tok den medisinske doktorgraden i 1898, og var redaktør for 1897–1902. Nicolaysen var overlege ved Diakonhjemmet fra 1910 til 1913, da han gikk over til en stilling som overlege ved Ullevål sykehus. Nicolaysen drev også undervisningsarbeid både ved Ullevål og ved Rikshospitalet.