Il étudie la littérature à l'université de Liège et se lance dans l'écriture de théâtre et de nouvelles. Il est récompensé en 1989 et 1991 par le prix international Jeunes Auteurs puis publie en 1995 son premier roman, Ciel bleu trop bleu aux Éditions de l'Hèbe, en Suisse. Viendront ensuite une série de romans et de recueils de poésie qui lui vaudront de nombreux prix en Belgique et à l'étranger. En 2009, il remporte le prix Rossel des jeunes pour son roman L'homme qui valait 35 milliards, dans lequel il raconte l'enlèvement de Lakshmi Mittal, patron du groupe sidérurgique ArcelorMittal. Le roman a été adapté à la scène en 2012 et sera porté au cinéma en 2016.
Lors de la Foire du Livre de Bruxelles en mars 2010, il se fait enfermer pendant 24h, du 3 au 4 mars, pour écrire un polar en direct, dont le manuscrit est consultable en temps réel sur le web. Ce roman, qui prend pour décor la crise traversée par les magasins Carrefour en Belgique s'intitule Une très petite surface. En 2013, du 29 au 30 mai, il réitère la performance à New York : il écrit en 24h un roman intitulé Courir jusqu'à New York. Cette fois encore, le manuscrit est consultable en ligne pendant l'écriture même{{,}}. Une version remaniée de ce texte a été publiée dans la collection Mondes en VF aux éditions Didier, sous le titre New York 24h chrono. En automne 2014, c'est à Hanoi et Ho-Chi-Minh-ville qu'il renouvelle la performance.http://vovworld.vn/fr-ch/Francophonie/Nicolas-Ancion-Jecris-comme-un-enfant-qui-joue/281153.vov Les 7-8 février 2015, il repart pour un tour dans le train du Ringbahn de Berlin, cette fois avec six autres écrivains, tournant autour de la capitale allemande pendant 24h et ne sortant du train que pour aller recharger son ordinateur.
Nicolas Ancion est également critique de bandes dessinées et auteur de littérature jeunesse.