Né à Genève, Nicolas Bolens commence l'étude du piano à l'âge de huit ans avec le pianiste et compositeur Arié Dzierlatka. Adolescent, il s'intéresse au monde des sciences et obtient en 1983 une maturité scientifique. Cependant c'est au conservatoire de sa ville natale qu'il poursuit ses études ; il y obtiendra un diplôme de piano, un diplôme de culture musicale, le prix du Conseil d'Etat ainsi qu'un premier prix de composition avec distinction dans la classe de Jean Balissat.

En 1990, sa musique se fait entendre du public pour la première fois avec Impacts pour cordes, percussions et piano, oeuvre créée par l'Ensemble contemporain du conservatoire. Il est lauréat en 1993 du concours pour jeunes compositeurs organisé par l'Orchestre de chambre de Lausanne avec Musique pour orchestre de chambre. Il reçoit depuis de nombreuses commandes qui l'ont amené à écrire entre autre pour le Trio Grumiaux, le Nouvel ensemble contemporain, l'Orchestre de la Suisse romande, etc.
Avec l'appui de la fondation Grumiaux de Bruxelles, un premier CD consacré à ses oeuvres paraît en 1998 chez Cyprès.
Il reçoit cette même année la bourse Leenaards.
En 2002 il remporte le concours de la fondation culturelle de la Banque cantonale neuchâteloise avec la Vigie, théâtre musical composé en collaboration avec le metteur en scène Pierre-André Gamba.

Il est président de l'Association suisse des musiciens de 2004 à 2007.

Parallèlement à ses activités de compositeur, Nicolas Bolens a enseigné le piano et l'improvisation à l'Institut Jaques-Dalcroze, ainsi que la composition au Conservatoire de Genève, en collaboration avec le compositeur Eric Gaudibert.
Actuellement il enseigne l'harmonie, le contrepoint et l'écriture du XXème siècle aux conservatoires de Neuchâtel et de Genève.