Народився у Римі в сім'ї Теодора, регионарія при патримонії базиліки Св.Петра. Після смерті Бенедикта IIIімператор Римської імперіїЛюдовик II, який на той час перебував поблизу Рима, прибув до міста з метою вплинути на вибори папи. Миколай був обраний папою у присутності імператора. 25 квітня 858 року, в базиліці св. Петра відбулася його урочиста коронація (перша в історії папства). Від цього часу і впродовж 1000 років (в 1965 році Павло VI укинув її) потрійна корона — тіара — була символом папства. Три діадеми означали папську небесну, земну владу і владу над чистилищем. Через два дні після коронації Миколай I навідав імператора у його таборі, Людовик зустрів папу та вів його коня за вуздечку деякий час.
Микола I як і Лев I вважав, що папа Римський є наступником Ісуса Христа на землі та главою Церкви, а вчиняючи владу і опіку над усією Церквою, є вільний і незалежний від світської влади. Був великим папою-реформатором, мав своєю метою звільнити церкву з-під контролю світської влади, що призвело до нового конфлікту зі Східною церквою. Водночас намагався встановити примат Риму над іншими єпископіями, що на той час були автономними або напівавтономними. Так, спочатку він вирішив приборкати Івана VII, архієпископа Равенського. Останній намагався створити теократичну державу в рамках земель Равеннського екзархату. Миколай I, набувши авторитет серед вищого кліра та феодалів, змусив того підкоритися. Тепер судова влада в Равенні належала папі, якій здійснював повноваження через своїх послів (легатів) та вестерарія. Проте найбільшу загрозу становив архієпископ Гінкмар Реймський, з яким з кінця 860-х років відносини погіршуються. Папа римський намагався обмежити владу Гінкмара, що відстоював ідею самостійності архієпіскопств від влади папи. Для цього використав конфлікт Гінкмара з Ротхадом, вікаріальним єпископом Суассона, втрутившись в справи Реймського архієпископства. Призначив вікарієм для Галлії та Німеччини Ансегіза Санського. Проте остаточно гінкмара підпорядкувати не вдалося, оскільки той з 877 року фактично був регентом Західнофранкського королівства.
Микола І розвинув теорію відносин між Церквою і державою: і Папа, і імператор мають владу, однак їх сфери відрізняються. Папа, оскільки його влада є духовною, може втручатись у справи держави, але імператор, оскільки його влада є тимчасовою, не може втручатись у справи Церкви. Для цього вирішив використати «Псевдо-Ісидорові декреталії», на основі яких обґрунтувавим необхіжність існування окремомго, незалежного, церковного суду, а папа є найвищим суддею, монопольне право понтіфіка збирати собори. Основна теза — папство є наріжним каменем Християнського світу.
На прохання патріарха Ігнатія I, зміщеного з патріаршого престолу внаслідок політичних інтриг, Миколай I, втрутився у конфлікт між ним і Фотієм, проте свою мету досягнув аж через сім років, коли Фотія було зміщено з престолу, Ігнатія відновлено і на певний час між Східною та Західною церквами встановився мир. У відповідь патріарх Фотій у 867 році піддав критиці додаток Філіокве (додаток до Символу віри), який дедалі більше визнавався на Заході. Ці суперечки знаменували другий розкол між Західною та Східною церквами.
