Первый успех в карьере Николь Брендли пришел в 1997 году, когда она завоевала серебряную медаль в групповой гонке на юниорском чемпионате мира.
В 2000 году Николь Брендли принимала участие в летних Олимпийских играх в Сиднее, где заняла 16-е место в групповой и 22-е место в индивидуальной гонке[1].
В 2001 году Николь Брендли одержала победу в индивидуальной гонке Чемпионата Европы[англ.] в категории «гонщики до 23 лет»[2] и завоевала серебряную медаль чемпионата мира в индивидуальной гонке.
На чемпионате мира 2006 года она заняла восьмое место в групповой гонке. В 2006 году на Гран-при Плуэ — Бретань за пятьдесят километров до финиша Николь Брендли ускорилась. Некоторое время за ней следовала Клаудиа Хойслер, но за сорок километров до финиша, на подъёме Лезот, последняя сломалась, расплатившись за свои предыдущие усилия. Тем не менее, швейцарская гонщица сохранила отрыв около минуты до самого конца и в итоге победила[5][6].
На Джиро Донне 2009[англ.] она выступала за команду Bigla вместе с Ноэми Кантеле. На первом этапе, который закончился подъёмом, она заняла шестое место. После индивидуальной гонки на втором этапе она была девятой в общем зачёте. На шестом этапе она вместе с Юдит Арндт, Марой Эббот[англ.] и Клаудией Хойслер вошла в группу отрыва, которая имела более чем пятиминутное преимущество над преследователями. Она поднялась на четвёртое место в общем зачёте. Сход Юдит Арндт с дистанции на восьмом поднял Николь Брендли на третье место в генеральной классификации на этой Джиро д'Италия[7].
В 2010 году Брендли ушла из велоспорта, поскольку её команда Bigla[англ.] лишилась профессионального статуса UCI-команды[8].
36-летняя спортсменка объявила о своем возвращении в ноябре 2015 года[9]. Она подписала контракт на 2016 год с итальянской командой Servetto Footon[англ.], за которую также выступала её соотечественница Йоланда Нефф[англ.]. Её заявленной целью было участие в Олимпийских играх в Рио-де-Жанейро, и её поддерживал бывший гонщик Мауро Джанетти[англ.][10][11]. В итоге она не была отобрана на Игры, а запланированное участие в Джиро также не состоялось, после чего она завершила карьеру летом 2016 года.
