Après des études musicales au Victorian College of the Arts, la soprano australienne Nicole Car décroche son premier rôle en 2009 au Victorian Opera à Melbourne : Donna Anna dans Don Giovanni. Elle est remarquée dès ses débuts en 2011 en Micaëla dans Carmen à l’Opéra de Sydney, dont elle intègre la troupe. Ainsi, en 2012, elle chante Pamina dans La Flûte enchantée, Valencienne dans La Veuve joyeuse et Leila dans Les Pêcheurs de Perles. Elle y prend également le rôle de Mimi dans La Bohème en 2013,  et celui de Tatiana dans Eugène Onéguine, son rôle-signature, en 2014.

Son intensité vocale et dramatique lui apporte la reconnaissance internationale avec ses débuts américains comme Comtesse des Noces de Figaro à Dallas. Elle prend en 2015 le rôle de Marguerite dans Faust sous la direction de Michel Plasson à l'Opéra d'Australie avant d’y triompher en Donna Elvira dans Don Giovanni. Ses débuts européens suivent la même année, au Royal Opera de Londres en Micaëla, puis à l'Opéra allemand de Berlin dans le rôle de Tatiana : c'est dans cette production qu'elle rencontre Étienne Dupuis, qui devient son mari. Fidèle à son pays natal, Nicole Car y retourne pour prendre le rôle-titre de Luisa Miller et celui de Fiordiligi dans Così fan tutte en 2016. Ce rôle lui ouvre les portes de l'Opéra d’État de Dresde. Un désistement de Sonya Yoncheva permet à Nicole Car d’anticiper ses débuts à l'Opéra national de Paris : elle la remplace dans Eugène Onéguine aux côtés de Peter Mattei en 2017. Puis, elle chante le rôle-titre de Thaïs à l'Opéra d'Australie, où elle chante celui de La Traviata (Verdi) en 2018. Cette année-là est celle de ses débuts au Met en Mimi dans La Bohème et à Munich dans Eugène Onéguine. Elle prend en 2019 le rôle d'Elisabeth de Valois dans Don Carlo à l'Opéra de Paris. 

En 2020/2021, Nicole Car chantera Tatiana dans Eugène Onéguine en remplacement de Tamuna Gochashvili pour ses débuts à l'Opéra de Vienne en octobre, puis Mimi dans La Bohème au Met en février, Marguerite dans Faust de nouveau à l'Opéra de Vienne en avril, puis un programme "Terre promise" de Saint-Saens à la Philharmonie de Paris en juin.