Nicolas Bal commence le ski à l'âge de douze ans, devient membre du club d'Autrans et démarre la compétition au niveau international en 1996 à l'occasion des Championnats du monde junior, à Asiago, prenant la médaille d'argent à l'épreuve par équipes. Il est appelé à l'étape de Coupe du monde basée à Oslo au mois de , où il finit directement au sixième rang, qui restera sa meilleure performance individuelle dans la compétition.
Il continue à obtenir de bons résultats, dont le titre mondial junior par équipes en 1997 à Canmore, année où il participe à son premier championnat du monde sénior à Trondheim. Il se qualifie pour les Jeux olympiques de Nagano en 1998, où à la suite d'une septième place en individuel, il remporte la médaille de bronze avec l'équipe en compagnie de Sylvain Guillaume, Fabrice Guy et Ludovic Roux. La saison 1998-1999 est sa plus riche en termes de résultats, se classant vingtième de la Coupe du monde (deux dixièmes places en épreuve), et réalisant ses meilleures performances aux Championnats du monde à Ramsau, avec deux quatrièmes places en individuel et par équipes, où les Russes privent les Français dans la dernière ligne droite.
Ses classements sont ensuite à la baisse, commençant la saison 2001-2002 en Coupe du monde B, où il gagne une course à Bardu avant de revenir en Coupe du monde. Il parvient à se qualifier pour les Jeux olympiques de Salt Lake City, où il arrive dixième de l'épreuve Gundersen, dix-huitième en sprint et sixième par équipes.
En 2004-2005, il concourt à ses quatrièmes et derniers championnats du monde à Oberstdorf, où il est quinzième du sprint et treizième de l'épreuve en Gundersen. Il y signe aussi son deuxième meilleur résultat dans la Coupe du monde avec une septième place à Pragelato, site des Jeux olympiques d'hiver de 2006 qu'il participe.
Durant la saison 2006-2007, il monte sur trois podiums sur le circuit inférieur de la Coupe du monde B aux États-Unis et signe son meilleur résultat dans l'élite cet hiver à Seefeld au sprint (13e). Il prend alors sa retraite en 2007. Depuis cette date, il encadre l'équipe de France B de combiné. Il est plus tard entraîneur de l'équipe de France B de saut à ski.
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