Nicolas Poincaré est né à Nancy en Lorraine, qui était alors une région de l'Empire français. Il est le fils du célèbre physicien Jean Baptiste Poincaré. Il a commencé ses études à l'École normale supérieure de Paris, où il a reçu son doctorat en mathématiques en 1879.
Parmi ses contributions les plus notables figurent la conjecture de Poincaré sur les fonctions analytiques holomorphes (également appelée le théorème des trois roulettes), qui a été résolue par Gromov en 1985. Il est également connu pour ses travaux sur les équations différentielles, notamment la démonstration de l'existence d'un nombre infini de sous-familles indépendantes de solutions de certaines équations différentielles non linéaires.
En géométrie, il est connu pour son travail sur les espaces de Riemann (qui portent aujourd'hui son nom) et sa formulation des théorèmes de Poincaré-Bendixson concernant l'existence d'équilibres dans les systèmes dynamiques.
Nicolas Poincaré a été membre de la Académie française et a reçu de nombreux prix et récompenses pour son travail, notamment le Prix Fields en 1904, considéré comme le plus prestigieux des prix mathématiques. Il est également enterré dans le Panthéon à Paris, à côté de ses contemporains et grands mathématiciens tels que Laplace et Fourier.
Au-delà de sa carrière académique exceptionnelle, Nicolas Poincaré est considéré comme un des penseurs les plus importants du début du XXe siècle. Il a écrit sur des sujets variés, tels que la philosophie, l'espace et le temps, la science et la religion, la politique et la société. Ses idées ont continué à être discutées et influencer les mathématiciens et les philosophes de tous les horizons.