Critique d'art, il est maître de conférences à l'UFR d'Arts Plastiques et de Sciences de l'Art de l'Université Paris 1. Il a écrit dans Le Monde, Les Inrockuptibles, Le Journal des Arts, Beaux-Arts Magazine, Contemporary Art et Aden. Ses thèmes de recherches portent sur l'esthétique, le numérique et l'art contemporain. Il a publié Vu à la webcam (essai sur la web-intimité) (Presses du Réel, 2002), Corps, art vidéo et numérique (Scéren-Cndp, 2005) et Manuel d'esthétique, avec Christophe Beauregard et Vladimir Mitz (Filigranes, 2005).

Depuis 2006, Nicolas Thély a engagé une réflexion autour de la « basse définition » entendue comme régime de perception. Cela a donné lieu à une exposition (Basse def - Centre d'art Oui, Grenoble, 2007) et à la publication de deux essais : Basse def, partage de données, avec Stéphane Sauzedde (Les Presses du Réel, 2007) et Mes favoris (éditions Mix, 2008).