A toszkánai származású Larini versenyzői karrierje fiatalon hamar virágzásnak indult, 1986-ban olasz F3-as bajnok lett a Colonival, így amikor a csapat 1987 végén elhatározta, hogy a szezon két utolsó európai futamán megkísérli az F1-es debütálást, őt kérték fel autójuk vezetésére. A kvalifikáció Monzában még nem sikerült, Jerezben viszont már igen, még ha az utolsó helyről indulva hamar kieséssel is végződött számára a futam.
A Colonira bizonytalan jövő várt, így 1988-ra Larini az Osellához szerződve próbált megragadni a sorozatban, de persze a technika színvonalát tekintve így sem lépett sokkal feljebb. Két velük töltött szezonja során a 32 futamból 18-ra tudott kvalifikálni, de a kockás zászlóig mindössze kétszer jutott el, a pontszerzésre pedig esélye sem volt. Pedig azt senki nem süthette rá, hogy nem próbált volna bizonyítani: 1989-ben San Marinóban a 6., Kanadában pedig a 3. helyen haladt, amikor műszaki hiba kiállásra kényszerítette.
A sikertelenségből kiábrándulva 1990-re a Ligierhez csatlakozott. A franciák ugyan mindig is erős középcsapatnak számítottak, ezekben az években azonban történetük legnagyobb mélypontjára zuhantak, így Larini noha egy jóval megbízhatóbb autót kapott maga alá, azzal továbbra sem tudta magát beverekedni a pontszerzők közé: a 7. hely volt a legjobbja.
A következő évben az F1-be újan érkező Modena Lamborghinihez igazolt, de a csapat nagyratörő vágyai csupán üres ígéreteknek bizonyultak. Larininek ismét szembe kellett néznie az előkvalifikáció rémével, és összesen ötször harcolta ki a jogot az indulásra, a szezon végén pedig a csapat a financiális nehézségek miatt be is dőlt.
Az olasz helyzete ekkor vált reménytelenné, hiszen minden próbálkozása ellenére sem tudott tisztességes csapatot találni magának, mostanra pedig kezdett kifogyni a lehetőségekből. Persze a Ferrari által felajánlott tesztpilótai állás is kecsegtető volt, ám náluk az aktív felfüggesztés tesztelgetése mellett nem volt túl sok dolga, így lassan kezdett elmerülni a túraautózás világában is.
Maranellóban azonban hamarosan meghálálták a szolgálatait, hiszen már 1992 végén beültették az autóba két futamra a menesztett Ivan Capelli helyére. Végre egy élcsapatnál vezethetett, ám a műszaki hibáktól sem mentes két futam ismét nem a várt eredményeket hozta számára. Másfél év múlva aztán a Ferrarinak ismét szüksége volt rá, ezúttal a mugellói tesztbalesetben megsérült Jean Alesi helyetteseként kapott lehetőséget az 1994-es Csendes-óceáni és San Marinói Nagydíjakon.
Az első versenyen azonnal rajtbaleset áldozata lett, amikor meglökték és belerohant Ayrton Senna kavicságyba kipörgött autójának. A következő, imolai futama aztán szintén Senna árnyékában zajlott - a brazil legenda halálos balesetének napján, amikor a végeredmény senkit nem érdekelt, Nicola Larini meggyőző vezetéssel a második helyre kormányozta be a Ferrarit, első pontszerzésével együtt első dobogóját is megszerezve Michael Schumacher mögött. Teljesítménye azonban reakció nélkül maradt, és F1-es lehetőség sokáig nem is kopogtatott ismét az ajtaján.
1997-ben aztán, miután a Sauber a Ferrari motorjaira váltott, a gyártóval való kapcsolata révén Larini megkapta a csapat egyik versenyzői ülését. A szezonnyitón, Melbourne-ben a 6. helyen befutva még pontot is szerzett, ám öt verseny után nézeteltérése támadt Peter Sauberrel, így a következő futamtól már Gianni Morbidelli ült a helyén.
Larini számára ezzel véget ért az F1-es történet, és bár itt végig beváltatlan ígéret maradt, más kategóriákban ekkorra már komoly hírnevet szerzett. 1993-ban bajnok lett a DTM-ben az Alfa Romeo színeiben, és még hosszú éveken át a márka képviseletében vitézkedett a túraautók világában.
2005-ben ott volt a WTCC mezőnyében is a sorozat indulásakor, öt szezont húzott le, és több dobogója mellett 2009-ben még egy győzelem is összejött neki Marokkóban. Annak az évnek a végén, 45 évesen vetett véget profi versenyzői pályafutásának, de alkalmanként még mindig találkozni a nevével különféle szériák rajtrácsán.
