Nikolas tilhørte en framstående slekt og var sønn av en Theodor. Han fikk en utmerket utdannelse. Han ble viet til subdiakon av pave Sergius II og til diakon av Leo IV. Etter pave Benedikt IIIs død kom keiser Ludvig II til Roma for å påvirke utgangen ved pavevalget. Nikolas ble valgt til pave den 24. april 858 og ble bispeviet og kronet samme dag i Peterskirken i keiserens nærvær.