Depuis 1988, Nicolas Pettiaux est titulaire d'une licence en sciences physique de l'Université libre de Bruxelles, avec un travail de fin d'études sur les lasers et il obtient en même temps l'agrégation de l'enseignement secondaire supérieur. Il poursuit ensuite un doctorat en sciences, section sciences physiques, pour une thèse sur l'optique non-linéaire, les lasers et l'optique quantique également effectuée à l'Université libre de Bruxelles sous la supervision de Paul Mandel (de)¹, en collaboration avec Claude Fabre de l'École normale supérieure (Paris) et Thomas Erneux alors à l'Université Northwestern. Durant sa thèse, il a collaboré avec Irina Veretennicoff² de la Vrije Universiteit Brussel (VUB) et Luigi Lugiato de Politecnico di Torino. Sa thèse annexe en recherche opérationnelle était sous la direction de Bertrand Mareschal. Il a publié des articles scientifiques entre autre sur les lasers, l'optique quantique et la mesure de paramètres physiologiques.

En 1990, Nicolas Pettiaux a participé à l'École de physique des Houches, consacrée à l'optique quantique, à l'optique non-linéaire et au refroidissement atomique.

De 1988 à 1989, Nicolas Pettiaux a été employé par le pôle d'attraction interuniversitaire (PAI) en optique non-linéaire. De 1989 à 1993, Nicolas a été aspirant au Fonds national de la recherche scientifique (FNRS).

De 1993 à 1997, il a été assistant à la Faculté de médecine de l'Université libre de Bruxelles pour le cours de physique en première candidature. Entre 1998 et 2003, il a été consultant interne chez Fortis Banque, ICT manager au ministère de la Région de Bruxelles-Capitale, et ICT manager à la Commission communautaire française (Cocof).

En 2003, il est revenu à la carrière d'enseignant comme professeur de physique dans l'enseignement secondaire. Il a organisé une exposition sur les nanotechnologies⁶, et des conférences pour les étudiants notamment sur le réchauffement climatique avec André Berger. Il a également joué un des rôles dans la pièce de théâtre de Woody Allen Dieu, montée à l'Athénée royal Riva-Bella à Braine l'Alleud. En parallèle avec ce travail dans l'enseignement secondaire, Nicolas Pettiaux a été assistant chargé d'exercices pour plusieurs cours de première et seconde année à la École polytechnique de Bruxelles au sein de l'Université libre de Bruxelles.

Depuis 2011, Nicolas Pettiaux est maître-assistant à l'École supérieure d'informatique (Bruxelles)⁷. Il est aussi collaborateur scientifique du laboratoire LISA (analyse d'images, analyse du signal et analyse acoustique) à École polytechnique de Bruxelles.

En 1987, alors étudiant impliqué dans les activités des Jeunesses scientifiques de Belgique dont il a été administrateur de 1988 à 2000, Nicolas Pettiaux a été invité aux cérémonies de remise des prix Nobel, comme une cinquantaine d'autres étudiants du monde entier invités à Stockholm.

En 1993, Nicolas est lauréat de la Belgian and American Educational Foundation (en) (BAEF) et de la bourse de Rotary International. 

Depuis 2000, il est un promoteur des logiciels libres, des standards ouverts et de l'open access en Belgique. Il a été membre du conseil d'administration de l'APRIL⁸ et de l'AFUL^9,10. Prenant exemple sur une campagne analogue initiée en France, il a lancé le site Candidats.be pour faire la promotion des logiciels libres auprès des candidats aux élections régionales (2009), puis fédérales (2010) et enfin communales (2012). Il a étendu cette précédente campagne aux sujets liés de l'open data et de l'internet libre, donnant naissance au site. Le contenu des engagements proposés aux candidats est visible sur jesigne.lepacte.be. Ces deux initiatives ont recueilli la signature de nombreuses personnalités, parmi lesquelles plusieurs ministres¹¹.

Nicolas Pettiaux est l'initiateur et souvent l'organisateur d'activités autour du logiciel libre à Bruxelles, dont les Rencontres mondiales du logiciel libre en 2013¹².

Il est intéressé par les nouvelles formes de collaboration et de production de contenus ou de livres¹³ qui sont permises par Internet. Il a milité contre les brevets logiciels¹⁴, pour l'adoption des standards ouverts et de logiciels libres par les institutions publiques, pour l'adoption de logiciels libres par les bibliothèques¹⁵, ou encore pour la production académique en open access et en particulier sous la licence CC-BY-SA.