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Nicolas est le fils de Stephen Roche, ancien grand coureur cycliste qui a notamment remporté le fameux triplé Tour de France-Tour d’Italie-Championnat du monde en 1987. Pratiquant tout d’abord le football puis le rugby, c’est tout naturellement que Nicholas s’essaie au cyclisme, où il obtient rapidement de bons résultats dans les catégories de jeunes, en Irlande d’abord, puis en France. 
Après avoir fait ses gammes au sein de la formation DN1 de VC La Pomme Marseille, Nicolas débute sur le circuit professionnel en août 2004, en tant que stagiaire au sein de l’équipe Cofidis. Suite à de bonnes performances, il signe l’hiver suivant son premier contrat professionnel.
Pour ces deux premières saisons de découverte, Nicolas a souvent un rôle d’équipier pour ses leaders. Il parvient tout de même à obtenir plusieurs places d’honneur, et à signer sa première victoire sur le circuit professionnel en remportant une étape du Tour de l'Avenir à Metz.

Nicolas Roche court depuis 2007 dans l’équipe Crédit agricole. Il devient cette année-là champion d'Irlande contre-la-montre.

Après l'annonce du retrait de l'équipe Crédit agricole, Nicolas a signé chez AG2R La Mondiale pour les deux prochaines saisons.
Il possède la double nationalité franco-irlandaise et a passé son enfance entre ces deux pays. Après avoir longtemps hésité, il a choisi de courir sous les couleurs de l’Irlande.
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