Ο Νίκος Θέμελης γεννήθηκε στην Αθήνα το 1947. Αποφοίτησε από την Γερμανική Σχολή Αθηνών το 1964. Σπούδασε Νομικά στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης και πραγματοποίησε μεταπτυχιακές σπουδές στη Γερμανία, όπου το 1975 έλαβε το Διδακτορικό του Δίπλωμα σε θέματα Ευρωπαϊκών Κοινοτήτων.
Εργάστηκε στην Αγροτική Τράπεζα, στο Υπουργείο Οικονομικών και στη Νομική Υπηρεσία του Συμβουλίου της Ευρωπαϊκής Ένωσης στις Βρυξέλλες.
Από το 1981 υπήρξε στενός συνεργάτης του πρώην πρωθυπουργού Κώστα Σημίτη και διευθυντής του γραφείου του, ακολουθώντας τον στα υπουργεία Γεωργίας, Εθνικής Οικονομίας, Παιδείας, Βιομηχανίας αλλά και στο Μέγαρο Μαξίμου κατά τη θητεία του ως πρωθυπουργού (1996-2004).
Στη νεοελληνική πεζογραφία εμφανίστηκε το 1998. Έγραψε επτά μυθιστορήματα «Η αναζήτηση» (1998), «Η ανατροπή» (2000), «Η αναλαμπή» (2003), «Για μια συντροφιά ανάμεσά μας» (2005), «Μια ζωή δυο ζωές»(2007), «Οι αλήθειες των άλλων» (2008) και «Η συμφωνία των ονείρων» (2010), που σημείωσαν μεγάλη εμπορική επιτυχία, ενώ κάποια από αυτά μεταφράστηκαν στα γερμανικά, τα ιταλικά, τα ρουμανικά, τα τουρκικά, τα σερβικά και τα ρουμανικά.
Τιμήθηκε με αρκετά βραβεία, μεταξύ των οποίων, το Κρατικό Βραβείο Μυθιστορήματος (2001), το Βραβείο του λογοτεχνικού περιοδικού «Διαβάζω» για το μυθιστόρημά του «Η Ανατροπή» και το βραβείο Πρωτοποριακής Δημιουργίας – Γιάννος Κρανιδιώτης (2009).