Atzo Nicolaï kwam in Delft ter wereld. Studeerde in Rotterdam en Amsterdam staats- en bestuursrecht en politicologie en had namens de VVD zitting in twee kabinetten-Balkenende. Van 2002 tot 2006 was hij staatssecretaris voor Europese Zaken (op het ministerie voor Buitenlandse Zaken) in het kabinet-Balkenende I.
Als staatssecretaris was Nicolaï onder andere betrokken bij het referendum over de Europese Grondwet. Van 2006 tot 2007 werd hij in het kabinet-Balkenende III minister voor Bestuurlijke vernieuwing en Koninkrijksrelaties.
Op grond van een onderzoek door de Algemene Inlichtingen en Veiligheidsdienst (AIVD) keurde Nicolaï het gebruik van de stemcomputer af. Bovendien werden tijdens zijn ministerschap het Burgerservicenummer (BSN) en DigiD ingevoerd.
Van juni 2011 tot juni 2019 was Nicolaï president van de Nederlandse tak van DSM. Daar was hij onder andere medeverantwoordelijk voor de oprichting van de Chemelot- en Biotech Campus. Halverwege 2019 werd hij opgevolgd door oud-staatsecretaris van Volksgezondheid Edith Schippers.
