I de påfølgende årene engasjerte Nikeforos seg i farens kamp mot keiser Mikael VIII Palaiologos i Keiserriket Nikea. De trakk seg ut av striden før det avgjørende slaget ved Pelagonia i september 1259 hvor Mikael VIII beseiret og inntok store deler av Epirus som hadde støtte fra Kongedømmet Sicilia og Fyrstedømmet Akhaia, og dette la veien åpen for at Mikael kunne gjenerobre Konstantinopel som hadde vært okkupert av korsfarerne siden 1204. Nikeforos dro til Italia hvor han fikk forsterkninger fra sin svoger, kong Manfred av Sicilia (som var gift med Nikeforos’ søster Helena Angelina Dukaina). Med denne støtten hjalp Nikeforos sin far med å gjenerobre store deler av Epirus. I 1264 gikk de imidlertid på et nytt nederlag og måtte akseptere fredsbetingelsene fra Mikael VIII. En av betingelsene var at Nikeforos giftet seg med Mikaels niese, Anna Palaiologina Kantakouzene.