Nicola Spirig naît le 7 février 1982 à Bülach, dans le canton de Zurich. Elle grandit dans une famille sportive : ses parents Ursula et Josef Spirig sont les deux professeurs de sport et son père l’entraîne dès ses 15 ans1.
Spirig participe à son premier triathlon d’école en 1992, mais c’est en athlétisme qu’elle a du succès chez les juniors au niveau national. Elle devient championne suisse junior sur 5 000 mètres et en cross. Elle atteint la deuxième place des Championnats d’Europe juniors de cross en 1999 et en 2000. Pratiquant également le duathlon pendant ces années, elle devient championne du monde junior, championne d’Europe junior et championne du monde des moins de 23 ans2. L’aide sportive suisse choisit Spirig comme athlète junior de l’année 20003.
Nicola Spirig devient championne du monde junior de triathlon en 2001 après une deuxième place en 1999 et une troisième place en 2000. Lors de la cérémonie du sportif suisse de l’année 2001, elle est élue espoir féminin de l’année. Spirig fait aussi partie des meilleures du monde dans la catégorie des moins de 23 ans : elle est deux fois troisième aux Championnats du monde et une fois deuxième aux Championnats d’Europe. Elle participe à ses premiers Jeux olympiques en 2004 à Athènes, où elle se classe au19e rang2.
Spirig obtient ses premiers succès dans la catégorie élite en 2007, avec une troisième place aux Championnats d’Europe à Copenhague. Elle remporte sa première course deCoupe du monde à Eilat (Israël) et sa première course dans la catégorie Ironman 70.3 à Rapperswil (Suisse) la même année. Elle gagne à nouveau une course de Coupe du monde en 2008 à Kitzbühel (Autriche). Elle se classe sixième des Jeux olympiques d’été de 2008 à Pékin et obtient ainsi un diplôme olympique. En 2009, elle devient championne d’Europe sur courte distance à Holten (Pays-Bas)2. Elle peut conserver son titre l’année suivante à Athlone (Irlande)4. Elle est également vice-championne du monde de triathlon sur courte distance en 20102.
En avril 2012, Spirig remporte son troisième titre de Championne d’Europe à Eilat en Israël. Elle est sélectionnée pour ses troisièmes Jeux olympiques en juin et fait partie de l’équipe suisse pour les Jeux olympiques d’été de 2012 en compagnie de Daniela Ryf, Sven Riederer et Ruedi Wild5. Elle devient championne olympique dans une course extrêmement serrée, puisqu’elle termine avec neuf centièmes de seconde d’avance sur la Suédoise Lisa Nordén. C’est la deuxième médaille d’or olympique suisse en triathlon après celle de Brigitte McMahon en 20006. Elle est élue sportive suisse de l’année en décembre 20127.
Son mari Reto Hug est également un triathlète suisse. Le couple vit à Winkel dans le canton de Zurich et a un fils né en 20138. Nicola Spirig est licenciée en droit4.