Niklas Hartweg est originaire de Wollerau et vit à Lenzerheide, où il s'entraîne principalement. Son père est cofondateur de Leonteq AG et est également l'investisseur principal et le président de Biathlon Arena Lenzerheide AG. Niklas Hartweg est né en Allemagne, son père étant allemand. Il possède les deux nationalités. À l'âge de cinq ans, sa famille a déménagé à Londres où, en raison du manque de neige, il a pratiqué la natation, le triathlon et le football. En 2008, Hartweg est revenu en Suisse. Outre le biathlon, Hartweg est actif dans le domaine de la musique, depuis 2019, il a déjà sorti plusieurs albums sous le nom d'artiste Nik Perry. En , un documentaire de 45 minutes sur Niklas Hartweg a été diffusé sur la chaîne de télévision SRF. Son ami Timon Flükiger l'a accompagné pendant un an avec sa caméra et a enregistré le quotidien, les entraînements et les compétitions du Suisse en son et en images.
Lors de la Coupe du monde de biathlon 2022-2023, il signe deux podiums individuels en se classant deuxième de la première (individuel à Kontiolahti) et de la dernière course (mass-start à Holmenkollen). Il termine à la onzième place du classement général général et remporte le trophée du meilleur jeune de moins de 25 ans.
En , il se blesse à l'épaule après une chute en VTT.
Avec Aita Gasparin, il décroche la première victoire d'équipe dans l'histoire de la Suisse en s'imposant sur le relais mixte simple à Pokljuka à la fin de la saison 2024-2025.
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