Devant ou derrière la caméra, Nicole Garcia est très active. Au théâtre, elle a travaillé avec les plus grands metteurs en scène français : Jean-Pierre Bisson, Jean-Pierre Miquel, Roger Planchon, Bernard Murat, Frédéric Bélier Garcia. Au cinéma, elle a été révélée dans le film de Bertrand Tavernier Que la fête commence. Elle a, par la suite, obtenu le César du meilleur second rôle pour Le Cavaleur de Philippe de Broca. Tout au long de sa carrière, elle a tourné avec des réalisateurs reconnus tels Alain Resnais, Bertrand Blier, Michel Deville, Claude Sautet, Claude Miller, Nadine Trintignant. Les amateurs des aventures d’Arsène Lupin ont pu admirer toutes les facettes de son talent dans la série produite par Netflix et qui mettait en scène Omar Sy dans le rôle du célèbre cambrioleur.

Nicole Garcia a réalisé neuf films, dont trois ont été sélectionnés au Festival de Cannes — L’Adversaire, en 2002, Selon Charlie, en 2006, et Mal de pierres, en 2016. Le fils préféré, Place Vendôme, Un balcon sur la mer, Un beau dimanche ont affirmé sa réputation de réalisatrice. En 2020, elle était la seule représentante française à la Mostra de Venise avec Amants, qui met en scène un trio amoureux incarné par Stacy Martin, Pierre Niney et Benoît Magimel.