Nicole Mann creció en Penngrove, California, y asistió a la Rancho Cotate High School, en Rohnert Park, California. Según dijo su familia a la prensa de Santa Rosa, ella no había mostrado mucho interés en el espacio cuando era pequeña, pero decidió que tras graduarse de su tercer año en la escuela secundaria asistiría a la Academia Naval de los Estados Unidos para comenzar su formación militar.^[1]​

Fue comisionada como Segunda Teniente en el Cuerpo de Marines de los Estados Unidos en 1999. Después de la escuela de postgrado completó The Basic School (TBS) en Quantico, Virginia y se presentó en la Naval Air Station (NAS) de Pensacola, Florida, para comenzar su entrenamiento de vuelo en 2001. Obtuvo sus alas de oro como aviadora naval en 2003 e informó al VFA-106 para el entrenamiento en el F/A-18C. Comenzó su carrera de vuelo operacional en 2004 con los Thunderbolts de VMFA-251, establecidos en Beaufort, Carolina del Sur. Durante esta asignación, desplegó dos veces con CVW-1 a bordo del USS ENTERPRISE (CVN-65) y voló en misiones de combate en apoyo de las operaciones invasión de Irak de 2003 y Enduring freedom. Cuando regresó de su segundo despliegue, informó a la Escuela Piloto de Prueba Naval de los Estados Unidos, Clase 135, en NAS Patuxent River, Maryland.^[1]​

En junio de 2009, informó al Escuadrón de Prueba y Evaluación de Aire DOS TRES (VX-23) como Piloto de Prueba F/A-18 / como oficial de proyecto. Mientras estaba en VX-23, Mann ejecutó una variedad de pruebas de vuelo, que incluyen la expansión de la envolvente de cargas, las cualidades de vuelo, el operador adecuación y separación de municiones en el F / A-18A-F. En la primavera de 2011, Mann asumió funciones como el VX-23 Oficial de operaciones. En julio de 2012, la comandante fue asignado a PMA-281 como el sistema conjunto de planificación de misiones. Jefa de equipo de producto integrado (IPT) expedicionario (JMPS-E) y oficial de enlace de flota JMPS cuando es seleccionada como candidata a astronauta. Ha acumulado más de 2.000 horas de vuelo en 22 tipos de aeronaves, 200 detenciones de portaaviones y 47 misiones de combate en Irak y Afganistán.^[1]​

Fue seleccionada en junio de 2013 como uno de los ocho miembros de la 21ª clase de astronautas de la NASA. Su capacitación para astronautas incluyó informes científicos y técnicos, instrucción intensiva en sistemas de la Estación Espacial Internacional, caminatas espaciales, robótica, entrenamiento fisiológico, entrenamiento de vuelo T-38 y entrenamiento de supervivencia en el agua y el desierto. Completó la capacitación como candidata a astronauta en julio de 2015 y ahora está calificada para una asignación futura.^[1]​^[2]​^[3]​^[4]​

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