I juni måned samme år ble hun med i burleskgruppen Pussycat Dolls, som skulle relanseres som en popgruppe. Nicole ble tildelt tittelen som frontfigur, og gruppen hadde stor suksess med deres debutalbum PCD Med denne gruppa fikk hun selv og de andre deltakerne stor suksess både hjemme i USA og i utlandet – heriblant Europa.