Nicolas van Poucke groeide op in een muzikaal gezin: zijn vader is trompettist en zijn moeder is altviolist. Op zesjarige leeftijd begon hij met pianospelen en op dertienjarige leeftijd maakte hij zijn debuut in Het Concertgebouw.
Sindsdien trad hij op met verschillende orkesten in Nederland onder leiding van onder meer Jurjen Hempel, Conrad van Alphen en Roberto Beltran-Zavala. Daarnaast trad hij op in onder meer Duitsland, Frankrijk, Tsjechië, Groot-Brittannië, Canada en de Verenigde Staten. In 2006 won hij zowel het Prinses Christina Concours als het Steinway Internationaal Piano Concours, in 2009 was hij laureaat van de European Union Piano Competition en in 2010 van de YPF Piano Competition.
Als kamermusicus werkte hij samen met Colin Carr, Christiaan Bor, Godfried Hoogeveen en Igor Roma. Hij vormt al jarenlang een duo met zijn zus, celliste Ella van Poucke.