Mieth stand bereits als Jugendliche vor der Fernsehkamera. Sie wuchs in einem künstlerischen Umfeld auf und ist die Enkelin des Schauspielers Benno Mieth.
Im Jahr 2001 erhielt sie mit der Rolle der Lilli Leonhard ihr erstes Engagement in dem Fernsehfilm Herzstolpern. Nicole Mieth spielte seit 2002 in diversen Fernsehfilmen und Fernsehserien mit. Das ZDF besetzte Mieth dann als Emma Jacobsson in dem Fernsehfilm Sehnsucht nach Marielund (2003), dem Auftaktfilm der erfolgreichen Inga-Lindström-Fernsehreihe; In der Traumschiff-Episode Samoa war sie 2004 in der Rolle der jungen Marlene Haas zu sehen, die nach dem Unfalltod ihrer Mutter keine neue Frau an der Seite ihres Vaters akzeptieren will.
Episodenrollen hatte sie seither unter anderem in den Serien Der letzte Zeuge, Im Namen des Gesetzes, Unser Charly und SOKO Köln. Von 2008 bis 2011 absolvierte Mieth eine Schauspielausbildung an der Internationalen Schauspielakademie CreArte in Stuttgart. Im April 2011 war sie im ZDF in der Krimiserie Die Rosenheim-Cops in einer Episodenrolle als Auszubildende Julia Kammermeier zu sehen. Im Mai 2011 (Folge 3837) übernahm sie in der ARD die Rolle der Kim Wolf in der Daily-Soap Verbotene Liebe und verkörperte diese bis zur Einstellung der Serie.
Mieth drehte außerdem Werbefilme, unter anderem für BMW, Mercedes und Osram und führte zudem für einige Zeit zwei YouTube-Kanäle.
Nicoles zweite Leidenschaft ist das Western- und Freizeitreiten, sie besitzt zwei eigene Pferde.