Né à Emmerich le 19 août 1987, auteur d'un beau parcours en karting - champion d'Italie en 2001 et 2002, champion d'Allemagne en 2002 et 2003 - c'est en 2005 qu'il effectuait ses débuts en monoplace, par le biais de la Formule BMW. Champion dès sa première saison, il a continué sa formation en F3.

Hülkenberg a remporté avec l'Allemagne le championnat A1 GP 2006-07. Couvé par Willy Weber, l'ancien agent de Michael Schumacher, le jeune allemand a terminé 3ème - et meilleur débutant - du championnat Formule 3 Euroseries en 2007, où il a été sacré en 2008 !

Il faisait ses débuts dans les GP2 Series en 2009 avec ART GP - et décroché le titre. Un exploit qui lui a valut d'être promu titulaire chez Williams en 2010 - une équipe où il occupait le poste d'essayeur depuis 2008.