Alison ve Jim Nichols'un kızı olarak Augusta, Maine'de doğdu. Cony Lisesi'nde okuduğu yıllarda yüksek atlama yaptı. Lisenin ardından Columbia Üniversitesi'ne devam etti. Üniversite yıllarında keşfedilince modellik kariyeri başladı, ancak okulunu da bırakmadı ve 2003 yılında iktisat ve psikoloji bölümlerinden mezun oldu. The Inside ve The Alias dizileriyle ünlendi. Charlie Wilson's War, Star Trek, G.I. Joe: The Rise of Cobra'daki rollerinden sonra 2012'de başlayan Continuum dizisinin başrolündeki Kiera Cameron rolü için seçildi. Bu karakteri 3 sezın canlandırdı.
2008-2009 arasında yapımcı Scott Stuber ile ilk evliliğini yapan Nichols, 2014'te emlakçı Michael Kershaw ile evlendi.