Нільс Шнайдер народився 18 липня 1986 року в Парижі. Його батько, Жан-Поль Шнайдер, був актором. Окрім Нільса в сім'ї було ще четверо дітей: Василь, Володя, Альоша і Вадим, який загинув в автокатастрофі у 2003 році.
У 1996 році Нільс переїхав до Квебеку, де працював актором дубляжу і навчався на театральних курсах акторської майстерності аж до 2009 року.
У 2003 році життя Нільса Шнайдера змінила смерть його брата Вадима, зірки серіалу «15/А», який був старшим на 16 місяців. Незважаючи на цю втрату, Нільс не припиняв грати в комедіях і трьома місяцями пізніше отримав роль Гарольда в серіалі «Гарольд і Мод». Наступного року він знімався в серіалі «15/А», потім зіграв кілька ролей в театрі.
Першою великою кінороллю Шнайдера стала роль Саші у фільмі Іва-Крістіана Фурньє «Все прекрасно» (2008). Пізніше він зіграв у двох фільмах Ксав'є Долана: «Я вбив свою маму» і «Уявне кохання»; у другій стрічці він зіграв одну з головних ролей разом з Моньєю Шокрі і Ксав'є Доланом. Ця роль дозволила йому отримати премію «Trophée Chopard» на Каннському кінофестивалі 2011 року.
Наступного року Нільс Шнайдер повернувся у Париж щоб знятися в першому повнометражному фільмі Елени Клотц «Атомний вік», а потім у трилері Етьєна Фора «Хаос», за роль у якому в 2014 році номінувався на Премію «Люм'єр» у категорії «Найперспективніший актор».
У вересні 2011 року Нільс взяв участь в зйомках кліпу на пісню «Adieu» («Прощавай») групи «Cœur de pirate» («Серце пірата»).
У 2014 році Шнайдер грав роль Ромео у партнерстві з Аною Жирардо в ролі Джульєтти в постановці «Ромео і Джульєтти» В. Шекспіра, здійсненій режисером Ніколя Бріансоном у паризькому Théâtre de la Porte-Saint-Martin.
У грудні 2015 року Нільс Шнайдер входив до складу журі конкурсу короткометражних фільмі 15-го Міжнародного кінофестивалю в Маракеші, очолюваного Жоакімом Лафоссом.
