Nicole Schmitz ist Planetenforscherin am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Bereits während ihres Studiums des Maschinenbaus mit Schwerpunkt Luft- und Raumfahrttechnik an der RWTH Aachen ging sie für ihre Diplomarbeit an das DLR in Köln, wo sie an der Auswertung von Daten der NASA Mars Rover „Spirit“ und „Opportunity“ mitarbeitete.
Fasziniert von der geologischen Vielfalt der Mars-Oberfläche wechselte sie 2007 an das DLR Institut für Planetenforschung in Berlin, wo sie sich seitdem sowohl mit der Entwicklung von Kamera-Experimenten für verschiedene Raumfahrtmissionen, als auch mit dem Studium der Geologie planetarer Oberflächen anhand der Daten und Aufnahmen dieser Kameras beschäftigt.
Als stellvertretende wissenschaftliche Projektleiterin des PanCamTeams auf dem ESA Rover „ExoMars“ und Wissenschaftlerin im MastcamZ Team des NASA Rovers „Perseverance“ ist sie am wissenschaftlichen Betrieb und an der Datenauswertung der beiden Mars-Missionen beteiligt. Sie war in internationalen Expertengremien der ESA und NASA zur wissenschaftlichen, technischen und programmatischen Vorbereitung des „Mars Sample Return“ Programms vertreten, mit dem erstmals Boden- und Gesteinsproben vom Mars zur Erde zurückgebracht werden sollen.
Zur Vorbereitung auf zukünftige Marsmissionen reist sie regelmäßig für Analogstudien in die Polargebiete der Erde, um Mars-Rover und deren Instrumente auf ihre wissenschaftlichen Aufgaben auf dem Mars vorzubereiten. Sie ist ebenfalls Mitglied in den wissenschaftlichen Teams der japanischen Mission Hayabusa-2 (Erforschung des erdnahen Asteroiden Ryugu), der ESA Mission JUICE (Erforschung des Jupitersystems und der Eismonde), und der russischen Luna-27 Mission (Erforschung des Erdmonds).