Nicole Mercedes Müller, geboren am 4. November 1996 in Berlin, stand bereits im Alter von vier Jahren erstmals für einen Kinofilm vor der Kamera: In dem Kinderfilm "Vier Freunde und vier Pfoten - Ein tierisches Abenteuer" (2001-2003) gehörte sie als kleine Schwester des jungen Helden (gespielt von ihrem echten Bruder Kai Michael Müller) zum titelgebenden Kinderquartett.

In den Jahren danach hatte sie Nebenrollen, meist als aufgewecktes Töchterchen, in den Fernsehspielen "Das Herz ist rot" (2003), "Der Mustervater - Allein unter Kindern" (2004), "Das Bernstein-Amulett" (2004) sowie in Aelrun Goettes hoch gelobtem Drama "Unter dem Eis" (2005), diesmal als Grundschülerin, die durch die Schuld eines Spielkameraden zu Tode kommt. In der "Tatort"-Folge "Todesbrücke" (2005) sah man sie als Tochter eines psychisch labilen Vaters, in der "Rosa-Roth"-Folge "Im Namen des Vaters" (2005) als Tochter eines Mordopfers und in Buket Alakus' "Freundinnen fürs Leben" (2006, TV) als Tochter einer zielstrebigen Großstadtmutter. Von 2006 bis 2007 hatte Müller in der Telenovela "Wege zum Glück" eine durchgehende Rolle als Tochter einer allein erziehenden Mutter mit bewegter Vergangenheit.

2009 sah man Nicole Mercedes Müller wieder in einer Kinorolle: In "Die wilden Hühner und das Leben" spielte sie die Anführerin der Nachwuchs-Mädchenbande "Die wilden Küken". Im Jahr darauf hatte sie einen kleinen Auftritt in dem Jugendfilm "Groupies bleiben nicht zum Frühstück".

2012 gehörte Müller zum Ensemble des dystopischen Dramas "Die Vermissten", über eine nicht allzu ferne Zukunft, in der Kinder und Jugendliche plötzlich verschwinden, um auf eigene Faust ein neues Leben zu führen. Unter der Regie von Christian Alvart hatte sie in der "Tatort"-Folge "Willkommen in Hamburg" (2013) an der Seite von Til Schweiger eine zentrale Rolle als 16-jährige rumänische Zwangsprostituierte, die als Hauptzeugin gegen eine Menschenhändlerbande aussagen soll. Das Drama "Ein offener Käfig" (2014) zeigte sie als Teenagerin, deren Onkel (Martin Feifel), ein Sexualstraftäter, nach seiner Haft in ihrem Elternhaus aufgenommen wird. Für Uwe Jansons Märchenverfilmung "Sechse kommen durch die ganze Welt" (2014) schlüpfte Müller in die Rolle einer geheimnisvollen jungen Frau mit magischen Fähigkeiten.

Eine intensive Leistung erbrachte sie auch in dem TV-Drama "Der Pfarrer und das Mädchen" (2015), als Vergewaltigungsopfer, das beim neuen Pfarrer ihrer Gemeinde Schutz und Beistand findet. Ebenfalls 2015 besetzte Fatih Akin sie in der weiblichen Hauptrolle seiner Bestseller-Adaption "Tschick", die 2016 in die Kinos kommt.