Nicolas Coppola. Foi desta forma, com o sobrenome do tio Francis Ford Coppola, que foi creditado em seu primeiro filme para cinema, Picardias Estudantis (1982). O sobrenome Cage, referência ao personagem em quadrinhos Luke Cage e com o qual ficaria mundialmente famoso, surgiu apenas em seu filme seguinte, Valley Girl (1983). Entretanto, entre os dois filmes muito aconteceu em sua vida.
Chateado por grande parte de suas cenas em Picardias Estudantis ter sido cortada na edição final e tendo largado a escola de teatro aos 17 anos, Nicolas passou a trabalhar vendendo pipoca no Fairfax Theatre, uma sala de cinema. Foi graças ao tio Francis que teve uma nova chance na sétima arte, com um personagem em O Selvagem da Motocicleta (1983). Logo em seguida conseguiu o papel principal de Valley Girl, onde interpretou um jovem punk. Fez sucesso e, por ter sido lançado antes do filme do tio, acabou ajudando-o graças à sua fama momentânea.
Nicolas Cage voltaria a trabalhar com o tio Francis em mais dois filmes: Cotton Club (1984) e Peggy Sue - Seu Passado a Espera (1986). Neste último teve em mãos o principal papel masculino, fazendo par com a estrela Kathleen Turner. Já era um ator em ascensão, cuja curta carreira trazia ainda Asas da Liberdade (1984), rodado com o diretor Alan Parker.
Com dois filmes lançados em 1987, Cage conquistou de vez a popularidade. Em Arizona Nunca Mais, dirigido pelos irmãos Ethan e Joel Coen, fez com Holly Hunter um casal que, por não conseguir ter filhos, resolve roubar um bebê. Já em Feitiço da Lua, de Norman Jewison, contracenou com Cher e deu vida a um jovem que tinha apenas uma mão. O filme foi indicado a seis Oscar e venceu em três categorias.
Nas filmagens de O Beijo do Vampiro (1989) teve uma atitude inusitada: ao rodar uma cena comeu uma barata viva. Para piorar, teve que gravá-la três vezes. Questionado na época, disse que "todos os músculos de sua boca não queriam fazer isto, mas fez assim mesmo".
Com Coração Selvagem (1990), de David Lynch, Nicolas Cage voltou a receber críticas elogiosas. O filme ganhou a Palma de Ouro no Festival de Cannes e rendeu uma indicação ao Oscar de melhor atriz coadjuvante para Diane Ladd.
O início da década de 90 marcou a incursão do ator pela comédia, com Lua de Mel a Três (1992), Atraídos pelo Destino (1994), O Guarda-costas e a Primeira-dama (1994) e Encurralados no Paraíso (1994). No ano seguinte surpreendeu o público em dois filmes. Em O Beijo da Morte apareceu bem mais forte como o violento Little Junior Brown. Em Despedida em Las Vegas conquistou a crítica ao interpretar o alcóolatra Ben Sanderson. Pelo papel ganhou o Oscar de melhor ator.
Ao contrário do que muitos esperavam, a cobiçada estatueta dourada fez com que Nicolas Cage migrasse de vez para os filmes de ação. Foram três em sequência, todos sucesso de público: A Rocha (1996), Con Air - A Rota da Fuga (1997) e A Outra Face (1997). Logo em seguida outra mudança de gênero, ao rodar com Meg Ryan o romance Cidade dos Anjos, refilmagem do alemão Asas do Desejo.
Seus três filmes seguintes foram com diretores conhecidos: Olhos de Serpente (1998), de Brian de Palma; 8 Milímetros (1999), de Joel Schumacher; e Vivendo no Limite (2000), de Martin Scorsese. O ano de 2000 marcou seu reencontro com os bons números nas bilheterias, graças à ação 60 Segundos e a comédia natalina Um Homem de Família.
Sua segunda indicação ao Oscar veio com Adaptação (2002), onde interpretou irmãos gêmeos. Após trabalhar com John Woo em Códigos de Guerra, resolveu estrear como diretor com Sonny, o Amante. Não fez sucesso. Em seguida veio a parceria com Ridley Scott em Os Vigaristas, mais uma vez sem retorno de público. O sucesso apenas voltou com A Lenda do Tesouro Perdido (2004), que renderia uma sequência três anos depois.
Em 2006 Nicolas Cage embarcou em As Torres Gêmeas, lançado apenas cinco anos após os ataques terroristas ao World Trade Center. Dirigido por Oliver Stone, o filme gerou muita expectativa devido ao histórico do diretor na análise de temas históricos e polêmicos. Entretanto, a opção em valorizar o lado emocional em detrimento do político fez com que o filme recebesse muitas críticas.
Fã de quadrinhos, durante muitos anos Nicolas tentou uma vaga em algum dos vários filmes de super-heróis em produção em Hollywood. Chegou a ser escolhido por Tim Burton como intérprete do Super-Homem, mas a saída do diretor fez com que também deixasse o projeto. Seu sonho enfim foi realizado com Motoqueiro Fantasma (2007), baseado no personagem homônimo da Marvel. O ator repetiu o papel em Motoqueiro Fantasma - Espírito de Vingança (2012).
Na última década muitos de seus filmes têm sido massacrados pela crítica, apesar dele ainda se manter como um dos principais astros do cinema americano. Entre eles estão O Sacrifício (2006), Perigo em Bangkok (2008), Caça às Bruxas (2010), Fúria Sobre Rodas (2010) e Reféns (2011). A exceção fica por conta de Kick-Ass - Quebrando Tudo (2010), elogiada adaptação dos quadrinhos onde Cage interpreta um herói com ares de Batman.