Nicolas Mach obtient un diplôme de médecin en 1988 à Genève ; il se spécialise ensuite en médecine interne avant de s’orienter dans le domaine naissant de l’immunothérapie anticancéreuse. Après une année en oncologie médicale aux HUG, il se forme à la Harvard Medical School de 1995 à 1998. À son retour à Genève, il poursuit ses recherches dans le domaine de la thérapie cellulaire anti-tumorale. En 2009, il est nommé responsable de l’Unité de recherche clinique en onco-hématologie, structure développée en collaboration entre les HUG et la Fondation Dr Henri Dubois-Ferrière Dinu Lipatti pour coordonner la recherche clinique en oncologie et hématologie.

Médecin-adjoint depuis 2012 et suppléant du médecin-chef du Service d’oncologie médicale depuis 2014, Nicolas Mach a contribué à la mise sur pied du laboratoire de thérapie cellulaire clinique, qui développe des produits cellulaires et de thérapie génique pour l’application clinique. Il est également membre du Centre de recherche translationnelle en onco-hématologie (CRTOH) de la Faculté de médecine, dont l’objectif est d’intégrer le plus rapidement possible les découvertes des sciences biomédicales aux traitements cliniques, et est par ailleurs lauréat en 2017 du prestigieux prix Med-Tech Award de l’Office fédéral de l’innovation et de la technologie. Privat-docent de la Faculté de médecine depuis 2012, il est nommé professeur assistant au Département de médecine en 2017, puis titularisé à la fonction de professeur associé en octobre 2020.