Ο Νικόλαος Μαυρόματος γεννήθηκε στην Αθήνα το 1961. Αποφοίτησε με άριστα από το Φυσικό Τμήμα του Πανεπιστημίου Αθηνών το 1983. Την περίοδο 1983-1987 ολοκλήρωσε την διδακτορική του διατριβή (PhD) στη Θεωρητική Φυσική στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης στη Μεγάλη Βρετανία με την καθοδήγηση του καθηγητή Sir Chris Llewellyn-Smith. Την περίοδο 1987-1990 εργάστηκε σαν νέος ερευνητής (Junior Research Fellow) στο Hertford College του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης στο Τμήμα Θεωρητικής Φυσικής. Την περίοδο 1990-1992 μετακινήθηκε στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών (C.E.R.N.) στο Τμήμα Θεωρητικής Φυσικής (Theory Division) όπου εργάστηκε σαν ερευνητής (Research Fellow). Την περίοδο 1993-1995 χρηματοδοτούμενος από την Ευρωπαϊκή Ένωση εργάστηκε στο Κέντρο Ερευνών του Αννεσύ (Annecy Laboratory) στη Γαλλία.

Το 1995 επέστρεψε στη Αγγλία όπου την περίοδο 1995 – 1999 ήταν ερευνητής ανώτερης βαθμίδας (Advanced Research Fellow) στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης χρηματοδοτούμενος από το Συμβούλιο Έρευνας για τη Σωματιδιακή Φυσική και Αστρονομία της Μ. Βρετανίας (Particle Physics and Astronomy Research Council-PPARC). Το 1999 εξελέγη Λέκτορας Φυσικής στο King’s College στο Πανεπιστήμιο του Λονδίνου (University of London ) θέση στη οποία παρέμεινε μέχρι το 2003 οπότε μετακινήθηκε σαν επισκέπτης καθηγητής στο Φυσικό Τμήμα του Πανεπιστημίου της Βαλέντσια (Physics Department of the University of Valencia). Κατά την διάρκεια της ίδιας χρονιάς εξελέγη Ερευνητής Καθηγητής (Reader) στο King’s College στο Πανεπιστήμιο του Λονδίνου (University of London ) θέση την οποία διατηρεί μέχρι σήμερα. Τα ερευνητικά του ενδιαφέροντα εστιάζονται στις περιοχές της Θεωρητικής Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων (Theoretical Particle Physics), Κβαντική Βαρύτητα (Quantum Gravity) και Αστροσωματιδιακή Φυσική(Astroparticle Physics).