Nicole Kassell erhielt einen Bachelor-Abschluss in Kunstgeschichte von der Columbia University und einen MFA vom Filmprogramm der NYU, wo sie zwei Jahre lang mit Vollstipendien ausgezeichnet wurde. Ihr Kurzfilm "Jaime" gewann den DGA-Preis für studentische Filmemacherinnen, und ihr Abschlussfilm "The Green Hour" hatte 2002 Premiere beim Sundance Film Festival. Kassells erster Spielfilm "The Woodsman" feierte seine Premiere im Wettbewerb des Sundance Film Festivals 2004 und wurde von Newmarket Films vertrieben. Das Drehbuch, basierend auf dem gleichnamigen Stück von Steven Fechter, wurde von Kassell und Fechter gemeinsam geschrieben. Es gewann den ersten Preis beim Slamdance Screenplay Competition 2002. Der Film erhielt zahlreiche Auszeichnungen: einen CACAE (Kunsthauspreis) bei den Directors' Fortnight der Filmfestspiele von Cannes; den Jurypreis beim Deauville Film Festival; eine Humanitas-Nominierung; und den Satyajit Ray Award beim London Film Festival. Kassell wurde für einen Gotham Award (Breakthrough Director) und einen Independent Spirit Award (Best First Feature) nominiert und von Variety als eine der zehn "Regisseure, die man beobachten sollte," anerkannt. Kassell entwickelt eine Adaption des Romans "Prodigal Summer" von Barbara Kingsolver. Kassell erwarb die Rechte und schreibt gemeinsam mit Kingsolver. Das Projekt wurde für das Sundance Writer's and Producers Lab 2013 ausgewählt und wird von Big Beach Films produziert. Kassell führt auch Regie bei episodischen Fernsehserien wie "The Killing", "The Americans," "The Following" und "Rectify." Kassell hat als Gastdozentin an der NYU Vorträge gehalten, für die Cinereach-Stiftung als Mentorin gearbeitet und ist Mitglied des Eastern Director's Council der DGA. Sie lebt mit ihrem Mann und ihren zwei Kindern in New York City.