Carrera
Inicios
En 2008, De Vries ganó la WSK World Series para la categoría KF3, así como el Campeonato Alemán Júnior. Al año siguiente retuvo sus títulos en ambas categorías, también ganó el Campeonato de Europa KF3. En enero de 2010, el neerlandés ingresó al Programa de Jóvenes Pilotos de McLaren y en septiembre del mismo año ganó el Campeonato Mundial de Karting KF, y retuvo el campeonato en 2011.
Formula Renault 2.0
Hizo su debut en 2012 en Fórmula Renault 2.0 NEC con el equipo R-ace GP, donde participó en 11 carreras, logrando una victoria en la ronda de Assen saliendo desde la pole position, finalizando décimo en el Campeonato de Pilotos. También participó en la Eurocopa de Fórmula Renault 2.0 donde finalizó décimo en el campeonato, obteniendo una victoria, cuatro podios y una pole.
En 2013 pasó al equipo Koiranen GP para volver a participar en la Eurocopa de Fórmula Renault donde obtuvo dos victorias, cinco podios y una pole. También participó en Fórmula Renault 2.0 Alpes donde disputó seis carreras y obtuvo dos segundos puestos, ambos obtenidos en la ronda de Mugello. Finalizó octavo en el Campeonato de Pilotos.
En 2014, De Vries permaneció en la escudería finlandesa y esta elección se ve recompensada al ganar cinco carreras en la Eurocopa de Fórmula Renault 2.0. También se coronó campeón en Fórmula Renault 2.0 Alpes. En 14 carreras, ha subido 12 veces al podio, obteniendo nueve victorias y misma cantidad de pole positions.
Fórmula 3.5
En 2015 fue promovido a Fórmula Renault 3.5. Logró su primera pole position en la segunda carrera de la temporada en Alcañiz, aunque finalizó segundo en la carrera. Debió esperar hasta la última carrera del año en Jerez para triunfar. Logró cinco podios y una victoria, finalizando tercero en el Campeonato de Pilotos, detrás de Matthieu Vaxivière y Oliver Rowland.
Formula 1
Pruebas y especulaciones (2020-2021)
Entre 2010 y 2019, perteneció al Programa de Jóvenes Pilotos de McLaren.En diciembre de 2020, disputó la postemporada de Fórmula 1 en Yas Marina con la escudería Mercedes-AMG Petronas Formula One Team, estableciendo el segundo mejor tiempo de la sesión, quedando detrás de Fernando Alonso. En marzo de 2021, fue confirmado que ocupará la labor de piloto reserva en la escudería de las «flechas plateadas».
A mediados de año, luego de su obtención del título de Fórmula E, comenzaron a circular rumores sobre un posible desembarco del neerlandés a la F1 en 2022 con el equipo Williams Racing en reemplazo de George Russell. El director de Mercedes, Toto Wolff comentó: «Williams tiene un motor Mercedes y nosotros tenemos a Nyck de Vries, un piloto que merece estar en la Fórmula 1». Finalmente dichos rumores comenzaron a ser nulos luego de que Williams fichara a Alexander Albon. También hubo posibilidades de que fichara por Alfa Romeo. Sin embargo, Frédéric Vasseur, jefe del equipo, decidió optar por un piloto experimentado. A inicios de diciembre, Mercedes anunció nuevamente su participación en los entrenamientos postemporada en Yas Marina. Fue el más rápido en el primer día en la sesión para jóvenes pilotos con un tiempo de 1:23.191.
Tercer piloto y debut absoluto con Williams (2022)
El 16 de mayo de 2022, Williams confirmó la participación de De Vries en la primera sesión de entrenamientos libres del Gran Premio de España al volante del FW44 de Albon. Subió de nuevo a un monoplaza en una sesión libre, esta vez al Mercedes W13 de Lewis Hamilton en el Gran Premio de Francia. En Italia se subió al Aston Martin AMR22 de Sebastian Vettel en la FP1. En ese mismo Gran Premio fue llamado por Williams para sustituir a Albon luego de que sufriera un apendicitis y fue su debut absoluto en la «máxima categoría».
En clasificación logró llegar a la Q2 y se ubicó en la decimotercera posición, superando a su compañero Nicholas Latifi. En la carrera salió desde la octava posición luego de que varios pilotos recibieran sanciones. Terminó en la novena posición, sumando dos puntos, y fue votado como «Piloto del Día» por su actuación con Williams y por haber sumado sus primeros puntos en Fórmula 1. Volvió a subirse al W13 en los libres 1 del Gran Premio de la Ciudad de México.
AlphaTauri (2023)
En 2023, competirá con la Scuderia AlphaTauri. Previo a su debut, disputó los entrenamientos postemporada 2022 en Yas Marina con dicho equipo, logrando el octavo mejor tiempo de la sesión.