D'origine grecque, Nico Papatakis naît en Ethiopie, pays pour lequel il combat contre l'armée de Mussolini. Exilé, il s'installe successivement au Liban, en Grèce, puis en France en 1939. Ses rencontres avec André Breton, Jean-Paul Sartre, Jean Genet ou encore Jacques Prévert l'installent de plain-pied dans le Paris culurel de l'époque. De 1947 à 1954, il fonde le cabaret La Rose rouge, découvreur de talents comme Juliette Gréco ou le mime Marceau. C'est durant la même période qu'il épouse l'actrice Anouk Aimée.

En 1951, Nico Papatakis produit et finance le controversé court-métrage Un chant d'amour de son ami Jean Genet, qui aborde l'homosexualité en prison. Six ans plus tard, la décolonisation de l'Algérie le pousse à partir pour New York, où il fait la connaissance de John Cassavetes. Il aidera ce dernier à terminer Shadows, sur lequel il officiera en tant que co-producteur. De retour à Paris, il réalise son premier long-métrage, Les Abysses. Cette libre adaptation des Bonnes de Jean Genet, où une famille de bourgeois est humiliée par ses femmes de ménage, fait scandale au Festival de Cannes en 1962.

En 1967, Nico Papatakis réalise, dans la clandestinité, Les Patres du desordre, critique de la société grecque à l'époque des colonels. Cinéaste sulfureux et radical, il signe Gloria mundi en 1975, qui aborde le thème de la torture en Algérie. Le film sort de manière très confidentielle. Lassé par les échecs commerciaux et la censure, Papatakis décide alors d'abandonner le cinéma pour se consacrer à la politique (il participe à la résistance contre le régime des colonels en Grèce). Il revient toutefois en 1986 avec La Photo, puis réalise, quatre ans plus tard, Les Equilibristes, qui voit Michel Piccoli se glisser sous les traits d'un écrivain ressemblant de très près à son modèle Jean Genet.