Nicolas Bolens commence sa formation musicale avec le pianiste et compositeur Arié Dzierlatka. À l'adolescence, malgré un vif intérêt pour le domaine scientifique, il décide de poursuivre ses études artistiques au Conservatoire de Genève où il obtient notamment un diplôme de piano et un prix de composition avec distinction dans la classe de Jean Balissat.
Il bénéficiera par ailleurs des conseils de compositeurs tels qu'Éric Gaudibert, Rudolph Kelterborn, Klaus Huber et Edison Denisov.
Lauréat en 1993 du Concours pour Jeunes Compositeurs organisé par l’Orchestre de Chambre de Lausanne, distingué par diverses fondations (Leenaards, Banque Cantonale Neuchâteloise...), il répond à de nombreuses commandes, entre autres du Trio Grumiaux, de l’Orchestre de la Suisse Romande, l’ensemble Vortex, l’ensemble vocal Séquence, les Basler Madrigalisten, etc...
Parallèlement à son activité de compositeur, Nicolas Bolens a enseigné le piano et l’improvisation à l’Institut Jaques-Dalcroze ainsi que la composition au Conservatoire de Genève, en collaboration avec Éric Gaudibert. Actuellement, il enseigne le contrepoint et l’écriture du XXe siècle à la Haute École de Musique de Genève. En outre, il a présidé l’Association Suisse des Musiciens de 2004 à 2007.