Mens hun studere ved Wellesley College, tok Nichols i hemmelighet flytimer og fikk sitt flysertifikat. Hun ble den første kvinnen i verden med sertifikat for sjøfly- Hun ble først offentlig kjent i januar 1928 som co-pilot for Harry Rogers på den første non-stop flyvning fra New York til Miami, Florida. På grunn av hennes sosiale oppdragelse og aristokratiske familiebakgrunn, ble Nichols kjent i pressen som «Flying Debutante», et navn hun hatet. Nichols ble deretter ansatt som salgssjef for Fairchild Aviation Corporation. I 1929 stiftet hun sammen med Amelia Earhart og andre Ninety-Nines, en organisasjon av kvinnelige piloter. I august 1929 var hun og Earhart blant 20 som konkurrte i Women's Air Derby (også kjent som "Powder Puff Derby"), det første offisielle flykonkurranse i USA kun for kvinner. Løpet startet i Santa Monica, California, 18. august til Cleveland, Ohio. Nichols krasjet, mens Earhart kom på tredje plas i sin klasse.