Рэйчел Эмили Николс родилась в городе Огаст штата Мэн 8 января 1980 года. В школьные годы девушка занималась лёгкой атлетикой, в старших классах она училась во Франции по обмену студентами.

С 15 лет параллельно с учёбой, Рэйчел начала работать моделью. Снималась для рекламных компаний «Guess», «Abercrombie & Fitch», «L’Oréal», была ведущей на канале MTV. Окончив школу, поступила в нью-йоркский Колумбийский университет. Изучала психологию, экономику и драму.

В кино Рэйчел Николс дебютировала в 2000 году, снявшись в эпизодической роли в картине «Осень в Нью-Йорке». В 2002 году получила эпизодическую роль в одном сезоне сериала «Секс в большом городе», а также сыграла свою первую крупную роль в комедийной ленте «Тупой и ещё тупее тупого: Когда Гарри встретил Ллойда».

Год спустя Рэйчел Николс появилась в независимой картине «Обсуждая Роберта Ли», также снялась в двух эпизодах сериала «Линия огня», который принес ей первый успех. В 2004 году она получила роли второго плана в картинах «Тёмный лес» и «Ужас Амитивилля», также принесших ей определенную долю известности.

В 2005 году сыграла роль агента ФБР Ребекки Локк в сериале «Особый отдел», а затем — небольшую роль в романтической драме «Продавщица» и роль Рэйчел Гибсон, специалиста по компьютерам, в телевизионном сериале «Шпионка».

В 2007 году у нее была небольшая роль в драме «Воскрешая чемпиона» и роль в политической драме «Война Чарли Уилсона». Свою первую главную роль Рэйчел Николс сыграла в картине 2007 года «Парковка». Затем у нее была роль второго плана в фильме «Джинсы-талисман 2» и роль в фильме «Звёздный путь», который вышел в 2009-ом.

В 2008 году актриса сыграла одну из главных ролей — специалиста по боевым искусствам Шейну «Скарлет» О’Хара — в боевике «Бросок кобры». Один из последних фильмов с ее участием – «Конан» 2011 года.

Один год Рэйчел Николс состояла в браке с продюсером Скоттом Стабером, за которого вышла замуж в 2008 году.