De son vrai nom Nicole Sasserath, Nicole Régnault décide de devenir comédienne à la fin de la guerre, et suit les cours de Maurice Escande et Andrée Bauer-Thérond. Elle débute au cinéma par une apparition dans l’une des scènes finales des Dames du bois de Boulogne (1945) de Robert Bresson. Elle enchaîne ensuite les petits rôles et les caméos.
Nicole Régnault apparaît alors dans d’autres films importants des années 50, comme La ronde (1950) et Le plaisir (1952) de Max Ophüls, Nous sommes tous des assassins (1952) d’André Cayatte, ou Mon oncle (1956) de Jacques Tati, pour une composition d’automobiliste acariâtre. Son personnage de Parisienne subit les sarcasmes de Maurice Chevalier dans Gigi (1957) de Vincente Minnelli. L’actrice est également au générique de productions correspondant aux goûts de l’époque, où elle utilise souvent ses talents burlesques et humoristiques.
On la croise ainsi en cliente de Fernandel dans Coiffeur pour dames (Boyer, 1952), géôlière sévère dans Les compagnes de la nuit (Habib, 1953), et dans d’autres bandes signées Noël-Noël, Jean Loubignac, ou Roger Pierre et Jean-Marc Thibault. Le metteur en scène de théâtre Jean Négroni la dirige par ailleurs dans Comme avant, mieux qu’avant de Pirandello, au Théâtre de Paris.
Nicole Régnault suspend sa carrière à la fin de la décennie, et s’installe dans les Alpes-Maritimes. Elle ne revient au cinéma qu’en 1980 pour la comédie Sacrés gendarmes (Launois, 1980), tournée aux studios de la Victorine de Nice, come-back sans lendemain. Deux décennies plus tard, elle est sollicitée pour deux courts métrages et un spot publicitaire, et trouve un dernier rôle dans Brice de Nice (2004) de James Huth. Nicole Régnault est décédée le 8 juillet 2022 à l’âge de 98 ans.