Han ble født i Christiania som sønn av kjøpmann Peter Nicolaysen og Johanne Elisabeth Sørensen. Han tok artium bare seksten år gammel i 1850 og teologisk embetseksamen 21 år gammel i 1854. Tidlig i livet arbeidet han med den norske utgaven av Otto von Gerlachs bibeloversettelse. Han var ansatt ved Christiania Borgerskole fra 1858 til 1865, deretter ved Katedralskolen til 1867. Han var så bestyrer ved Sarpsborgs realskole til 1873 og lærer og inspektør ved Aars og Voss’ skole fra 1873 til 1892. Der underviste han særlig i tysk og engelsk. Han var en flittig skribent i den norske offentligheten, og bidro med kirkehistoriske artikler, litteraturoversettelser - og anmeldelser, og lyrikk. I 1893 kom diktsamlingen . Nicolaysen var medstifter og medlem av det første styret i Norsk Kvinnesaksforening fra 1884.