Nils Palmieri est né à Montreux en Suisse. À 7 ans, déjà passionné par les sports outdoor, il s’inscrit dans une école de voile et c’est le déclic, la sensation de liberté le séduit. Sur son Optimist, il se tourne rapidement vers la compétition, intègre l’équipe de Suisse junior et participe à trois reprises aux championnats du monde junior. Une fois ses années d’Optimist terminée, Nils s’essaie au 470 (dériveur double) pendant deux ans, puis s’oriente vers un autre sport de plein air, le triathlon.À 22 ans, il revient à la voile en intégrant le Centre d’Entraînement à la Régate à Genève. Il prend alors part à 4 Tour de France à la Voile et navigue en parallèle sur le D35 RealTeam. Ce sont ses premières années de navigateur professionnel. 

En 2012, l’appel du large se fait sentir. Nils postule pour prendre la barre du Mini 6.50 TeamWork mais sans succès. Deux ans plus tard, Philippe Rey-Gorrez, le PDG de TeamWork le rappelle et lui propose la barre du M2 TeamWork, un catamaran de 28 pieds (environ 8,5 mètres), mené par un équipage de 4 personnes. La classe M2 constitue la deuxième division de la compétition lémanique. Il gardera cette place de barreur pendant 6 ans. Entre-temps, il convoie le Class 40 de Bertrand Delesne au retour de la Route du Rhum 2014, et termine 5ème de la Transat Jacques Vabre 2015 dans la catégorie Class 40, toujours avec Bertrand.
En 2019, Nils est choisi pour récupérer la barre du Figaro Bénéteau 3 TeamWork à la suite de Justine Mettraux. Il signe la plus belle victoire de sa carrière en 2021, en remportant la Transat en Double avec Julien Villion. En 2022, il s’impose comme un des concurrents à la victoire sur la mythique Solitaire du Figaro en se classant 6ème et premier étranger.