Nicholas Gonzalez feierte mit der Serie Resurrection Blvd. seinen Durchbruch. 2004 war er als Marissas Freund und Gärtner D.J. in The OC zu sehen.
Anschließend war er in wiederkehrenden Rollen unter anderem in Mental und Melrose Place dabei, zudem als Mateo in Off the Map, Underemployed und in einem Gastauftritt bei Grimm.
2013 erhielt er eine Hauptrolle in der Hexenserie Witches of East End, diese wurde aber wieder raus geschrieben. Im selben Jahr taucht Nicholaz Gonzalez in einer wiederkehrenden Rolle in der Serie Sleepy Hollow auf, kurz darauf bei Jane the Virgin. 2016 bis 2017 folgte eine wiederkehrende Rolle in Pretty Little Liars als Detective Marco Furey sowie eine Hauptrolle als Sprecher in der kurzlebigen Comicserie Sorjonen. Nach wiederkehrenden Rollen in How to Get Away with Murder und Being Mary Jane folgt 2017 eine Hauptrolle in der Medizinerserie The Good Doctor als Dr. Neil Melendez, die er bis 2020 spielt. 2021 übernimmt Nicholaz Gonzale eine Hauptrolle in La Brea.
Im April 2016 heiratet Gonzalez Kelsey Crane. 2017 kommt Tochter Ever Lee Wilde Gonzalez zur Welt.