Nicolae a absolvit şcoala primară în anul 1882, an în care a intrat la Seminarul de la Socola pentru a-şi continua studiile. A absolvit Seminarul ca şef de promoţie, după care a plecat la Kiev, Ucraina, în anul 1890, pentru a urma cursurile Academiei teologice din acel oraş. În vacanţa de vară a anului universitar 1894, aflându-se în Moldova natală, a fost hirotonisit ierodiacon şi a primit numele de monahal de Nicodim. În anul 1895 a obţinut licenţa în teologie şi a fost invitat să rămână la Kiev, dar s-a întors totuşi în România. În ţară a fost hirotonisit ieromonah (preot călugăr), numit mare ecleziarh şi predicator al catedralei mitropolitane din Iaşi, în anul 1896. În anul 1898 a fost ridicat la rangul de arhimandrit şi a preluat funcţia de vicar administrativ.
A fost chemat la Galaţi de episcopul Pimen Georgescu al Dunării de Jos, care l-a numit arhimandrit de scaun, tot un fel de vicar administrativ. Între anii 1903 – 1909 Nicodim a funcţionat la Galaţi ca director al Seminarului "Sf. Andrei" şi tot în acelaşi interval de timp a publicat primele sale predici, în volumele intitulate "Cuvântări liturghice" şi "Călăuza creştinului în Biserică".
În anul 1909 a revenit în Moldova alături de protectorul său, Pimen, devenit acum mitropolit al Moldovei. Mitropolitul Pimen îl hirotoniseşte pe Nicodim arhiereu şi îi acordă titlul "Băcăuanul", numidu-l vicar al Mitropoliei.
După Unirea Basarabiei cu Patria-Mamă, a primit în iunie 1918 funcţia de locţiitor de arhiepiscop al Chişinăului şi Hotinului, cu sarcina de a reorganiza Biserica din această provincie românească. Ulterior, Nicodim a revenit la Huşi, unde şi-a continuat activitatea până în anul 1923, când s-a retras la Neamţ, ca stareţ, funcţie ce o va ocupa timp de unsprezece ani.
Datorită operei sale cărturăreşti, a fost ales membru de onoare al Academiei Române la data de 15 octombrie 1918. Universitatea din Cernăuţi l-a proclamat "doctor honoris causa".
Pe 23 ianuarie 1935 a fost ales mitropolit al Moldovei, cu sediul al Iaşi, ca urmare a morţii mitropolitului Pimen. Aici va tipări în anul 1936 "Biblia ilustrată" şi va traduce 24 cărţi din Vechiul Testament, pentru ediţia sinodală a Bibliei din anul 1936. Textul acestei Biblii va sta la baza ediţiilor Bibliei din anii 1968, 1975 şi 1982.
În urma morţii patriarhului Miron Cristea în anul 1939, a fost chemat ca patriarh al României, dar a refuzat să candideze la această funcţie. Pentru că până la urmă Nicodim a fost nevoit să îşi depună candidatura la patriarhie, Marele Colegiu Electoral Bisericesc l-a ales patriarh al României la data de 30 iunie 1939.
În condiţiile grele datorate izbucnirii celui de-al doilea război mondial şi a situaţiei politice instabile din România, patriarhul Nicodim şi-a anunţat hotărârea de a se retrage de pe scaunul patriarhal, invocând vârsta sa înaintată, precum şi o boală a inimii, care îi provoca dificultăţi serioase. Cererea i-a fost însă respinsă, astfel încât va mai solicita în două rânduri să i se aprobe retragerea din funcţie. Nici aceste cereri nu i se vor aproba, astfel încât Nicodim nu va avea de ales şi va rămâne patriarh al României.
Pe când se afla la mănăstirea Neamţ, pentru odihnă, în august 1947, patriarhul Nicodim a făcut congestie pulmonară, astfel încât în noiembrie acelaşi an a fost dus la Bucureşti cu un tren special, pentru acordarea de îngrijiri medicale.
Cu tot efortul medicilor de a-l salva, patriarhul Nicodim a murit la 27 februarie 1948, în vârstă de 83 ani.
A fost înmormântat în partea dreaptă a pronaosului Catedralei Patriarhale, alături de primul patriarh al României, Miron Cristea.
