Никълъс Рей, чието истинско име е Реймонд Николас Кинцле, е роден на 7 август 1911г. в градчето Galesville, щата Уисконсин в семейство на строител. Следва в университетите в Чикаго и Уисконсин, изучавайки архитектура под ръководството на самия Франк Лойд Райт.
Увлича се по театъра и започва да се изявява като актьор и режисьор в постановки на пътуващи трупи. През 1932г. се присъединява към прочутия нюйоркски „Group Theater” и участва в спектаклите на Елия Казан, който става един от най-близките му приятели. Впоследствие работи под ръководството на Дж. Хаусман в театър „Феникс”.
По време на Втората световна война се изявява като автор и режисьор на агитационни радиопрограми, създадени по поръчка на отдела за военна информация към министерството на отбраната.
През 1945г. е асистент на дебютния игрален филм на Елия Казан „A Tree Grows In Brooklyn”, поставя спектакли на Бродуей, а по-късно и в телевизията. През 1948 създава игралния филм „Нощни крадци”, излязъл през 1949г. под заглавието „Те живеят през нощта” (They Live By Night). Това е завладяващ разказ за преследвана от закона млада двойка. Още в него се проявява характерния стил на Рей, използван умело от него, за да разкрие самотата на своя герой и неговия несъзнателен бунт, изразяващ се ту в безпричинна жестокост, ту в пренебрежение към общоприетите норми на поведение и почти винаги в пристрастие к алкохола и наркотиците.
Сред най-ярките му филми безспорно са „На самотно място” (In a Lonely Place, 1950) с Хъмфри Богарт, „Джони Китарата” (Johnny Guitar, 1954) и разбира се – знаменитият „Бунтовник без кауза” (Rebel Without A Cause, 1955) с легендарния Джеймс Дийн в главната роля. Неговото блестящо превъплъщение в образа на Джим Старк е класирано на 43-то място в класацията на сп. „Premiere” на 100-те най-велики актьорски изпълнения в историята на киното.
През 1956г. излиза филмът "По-голям от живота" (Bigger Than Life), който е задълбочен критически анализ на механизмите на потискане и ненадминат по своя реализъм портрет на задушаващия конформизъм и материализъм на живота на средната класа в Америка.
В своите филми Никълъс Рей се изявява като безспорен майстор в създаването на атмосфера и напрегната интрига. По-малко известни, но също така силно въздействащи са още няколко негови творби, като „Истинската история на Джеси Джеймс” (The True Story Of Jesse James, 1957); разпространявания и у нас „Бели сенки” (The Savage Innocents, 1960); „55 дни в Пекин” (55 Days At Peking, 1963) и др. След 1963 година Никълъс Рей се посвещава на преподавателска работа. В края на 70-те години участва във филма на Вим Вендерс „Американският приятел” (Der Amerikanische Freund, 1977), а също и в „Коса” (Hair, 1979) на Милош Форман.
През 1980 година излиза заснетият с негова помощ уникален документален филм на Вим Вендерс, озаглавен „Филмът на Ник - Мълния над водата” (Lightning Over Water). В него камерата запечатва буквално самия процес на умиране на болния от рак Рей. Вижте този откъс от филма, който включих в портрета на Вим Вендерс, излъчен в един от епизодите на предаването "Другото кино" по VTV.