Se declara originario de Ferrara en las portadas de algunas de sus obras. En cuanto al año de su nacimiento, en una carta escrita en 1623 al cardenal Alessandro d'Este, decía tener 69 años. En su juventud estudió con Giuliano Cartari, entonces maestro di cappella en San Francesco, Bolonia. Los primeros vestigios de la actividad musical de Nicoletti muestran que mantuvo estrechos contactos con la nobleza de Rovigo, donde probablemente vivió y trabajó: 'desde Rovigo, 15 de noviembre de 1577' firmó una dedicatoria al noble de Lendinara Petrobello Petrobelli del "Primo libro de’ madrigali a cinque voci" (Venecia, A. Gardano, 1578). También la segunda obra impresa, "Li amor falso. Musica a cinque voci" (Venecia, G. Vincenzi - R. Amadino, 1585), aunque datada 'di Venetia, li primo di luio [sic] 1585', se refiere al ambiente de Rovigo, ya que está dedicada a "Catarin Zeno, dignissimo podestà e capitano di Rovigo e proveditor di tutto il Polesine' e incluye dos madrigales sobre textos del 'sig. Mazzarello da Rovigo' y del 'signor dottor Avanzi da Rovigo', junto a los de poetas más famosos (desde Ludovico Ariosto, Luigi Cassola, Girolamo Parabosco y Luigi Groto, a los más recientes Torquato Tasso y Battista Guarini). Si el primero de los dos libros muestra un estilo madrigalesco convencional y no demasiado sofisticado, mucho más refinado, a partir de las opciones poéticas, es el segundo, en el que Nicoletti muestra una técnica de contrapunto sólida y caracterizada por variedad rítmica y por una conducta vivaz de las voces.

En esos años trató de trasladarse a la corte de Mantua, dado que iba recomendado en octubre de 1579 como capellán, al duque Guillermo Gonzaga, por Alessandro Nodari, que sacaba a relucir su hermosa voz y su talento como compositor: el intento no tuvo éxito. Todavía mantenía buenos contactos con el entorno de Ferrara, como puede verse en el hecho de que uno de sus madrigales fue incluido en la colección "Il lauro verde" (Ferrara, V. Baldini, 1583), publicada en honor de Laura Peverara por iniciativa de un grupo de amantes de la música de Ferrara que se firmaban 'Academici Rinnovati'. En 1588 publicó "Il primo libro dei madrigali a due voci", dedicándolo al prelado rodigino Girolamo Bonifacio, vicario del obispo de Adria: es una obra de carácter didáctico, en un estilo florido; en cuanto a las opciones poéticas -Luigi Tansillo, Ariosto y Pietro Bembo- están basadas casi en su totalidad en el "Primo libro dei madrigali a tre voci" (Venecia, A. Gardano, 1575) de Andrea Gabrieli.

En febrero de 1588 entró al servicio de Alfonso II d'Este, como capellán y músico de la corte de Ferrara, donde permaneció hasta la muerte del duque en 1597; en una súplica a Cesare d'Este en 1608 declaraba 'haver servito la ser.ma sua casa per lo spatio di nove anni'. En 1592 postuló, sin éxito, a un 'vicariato perpetuo' en San Romano, Ferrara, y en 1603 todavía tenía su residencia en la ciudad. En Ferrara también participó en la actividad de algunos círculos como el 'ridotto' de los condes Bonifacio y Luigi Bevilacqua, a quienes dedicó la edición madrigalesca colectiva encargada por él mismo, "La gloria musicale" (Venecia, R. Amadino, 1592), que contiene dos de sus madrigales, y los de Antonio Goretti, a quien dedicó una canción en la nueva edición del "Primo libro di madrigali a due voci" (Venecia, Giacomo Vincenzi, 1605).

Después de la devolución del Ducado de Este al Estado Pontificio (1598), dejó Ferrara para trasladarse a Roma, probablemente en 1602, cuando su nombre desaparece de la lista del clero residente de la catedral, sin dejar de disfrutar de los beneficios de la capellanía de San Giacomo di Galizia. El primer contacto con el ambiente romano es evidente en las dos canciones incluidas entre los "Mottetti de’ diversi autori in lode di Santa Cecilia a 3, 4, 5, 6, e 7 voci" (Roma, herederos de Nicolò Muzi, 1602). El vínculo entre Nicoletti y el curador, el escribano Ludovico Torti, entonces maestro di cappella de la Catedral de Rieti, puede haber sido otro compositor incluido en la colección, Bernardino Bertolotti, entonces músico de Castel Sant'Angelo en Roma, que por espacio de veinte años había estado al servicio del duque Alfonso II y luego colega de Nicoletti en la corte de Este.

La dedicatoria de "Villanelle a tre voci" de Nicoletti a Guglielmo Bevilacqua, está fechada en Roma el 25 de noviembre de 1604, a este evidentemente lo unían relaciones anteriores con la noble familia ferraresa de los Bevilacqua. Las "Villanelle", estilísticamente similares a las 'canzonette alla romana' por el uso de un contrapunto estricto aunque simplificado, utilizan textos anónimos, de estructura estrófica y carácter popular, pastoral, parodia o amoroso. Él estaba en San Lorenzo in Damaso en el momento que la edición de 1605 del "Primo Libro a due voci" fue publicado. Desde 1607 hasta 1612 Nicoletti se desempeñó como maestro di cappella en Santa María de la Consolación, y desde julio de 1613 hasta su muerte en 1634 como maestro en Santa Maria di Loreto, la iglesia de la ´confraternita dei Fornai'. Es casi seguro que se unió a la 'Compagnia dei musici' en Roma: en 1626 fue a firmar, en nombre de la asociación, la denuncia que dio lugar a la incautación de las obras musicales hechas imprimir del cantante papal Francesco Severi, y el conflicto resultante entre la capilla pontificia y la 'Compagnia dei musici', surgido a causa del privilegio exclusivo concedido a esta última para poder imprimir música. Detalles de su carrera fueron incluidos en la parte de bajo continuo de la "Corona di gigli et sacre rose" de Francesco Romano y G.B. Massari (Venecia, 1619), de los cuales no hay copias conocidas. Existe una serie de cartas desde 1592 hasta 1608.

"La gloria musicale" (1592) fue la última antología ferraresa publicada antes que el ducado pasara al control papal en 1597. Aunque Nicoletti vivía en Ferrara cuando la ciudad estaba en su punto más progresista, su propia música se mantuvo consistentemente conservadora. En Roma, donde el clima cultural era más adecuado a su estilo, se entregaba a la moda popular para idear los estrictos cánones elaborados, que establecieron su reputación, pero ninguno ahora sobrevive. Giovanni Briccio escribió con admiración de su 'canoni enigmatici' y Pitoni (en el siglo 18) incluyó a Nicoletti en su lista de contrapuntistas calificados. Esta pericia es evidente en su didáctico "Madrigali a due voci", su obra más popular. Todos los textos de esta colección previamente se habían establecido en la misma secuencia de Andrea Gabrieli en su "Libro Primo de madrigali a tre voci" (Venecia, 1575).

También desarrolló una intensa actividad docente, como lo prueba la carta mencionada al cardenal Alessandro d'Este de 3 de junio de 1623, quejándose de su cansancio por la enseñanza a sus patrones. Entre sus estudiantes estaban Giovan Battista Massari y Francesco Sammaruco (Prefacio a la colección de motetes, a cargo de los dos, "Corona di gigli et sacre rose" [Venecia, 1619]), Pietro Paolo Sammaruco y el destacado violinista Giovanni Antonio Leoni, además de una Livia, pequeña que cantaba, hija de su sobrino Giovanni Ricci. Cultivó además la poesía y publicó "Rime spirituali sovra la solennità del Natale di Nostro Signore" (Ferrara, V. Baldini, 1593), dedicada al duque Alfonso II d'Este, y "De divini verbi nativitate, passione et resurrectione carmina", dedicada al cardenal Lelio Biscia (Roma, G.B. Robletti, 1634), así como un soneto y una canción en las "Rime di diversi autori" en la boda de Carlo Gesualdo con Leonora d'Este (Ferrara, V. Baldini, 1594).