Davydenko empezó a jugar a los 7 años con su hermano. En sus primeros años como juvenil, se mudó a Saltmal, Alemania, con el fin de incrementar su actividad y potenciar su tenis tanto deportiva como económicamente. Nikolay se volvió profesional en 1999. En 2000 jugó torneos de mediana categoría, capturando un título y alcanzando tres finales en campeonatos Future.Hizo su debut
ATP en
Amsterdam, logrando la semifinal. Luego, en Agosto, ganó su primer título Challenger en
Monchengladbach, Alemania.En 2001, Davydenko debutó en su primer Grand Slam en el
Australian Open, donde consiguió llegar a la segunda ronda, luego de perder con
Patrick Rafter en 4 sets. Este desempeño llamó la atención del público, destacando el ruso por su talento y habilidad. Tiempo después ganaría dos títulos Challenger en
Ulm, Alemania, y
Estambul, Turquía. Terminó la temporada alcanzando cuartos de final en
Basilea.En 2002, Davydenko continuó jugando en el
ATP Tour y los eventos Challenger. Consiguió cuartos de final en
Bastad, el Abierto de Suecia, y en
Vienna. Durante el año también logra ganar su cuarto título Challenger en el torneo polaco de
Szczecin.Davydenko concreta su afiatamiento en el circuito ATP en el 2003. Comenzó la temporada logrando su primer título ATP en
Adelaida derrotando a
Kristof Vliegen en la final. Un par de meses después, consiguió su segundo ATP en
Estoril, Portugal, en donde eliminó al argentino
Agustin Calleri. Continúa el año concretando buenas actuaciones en
Barcelona, donde logró cuartos de final, y
St. Pölten, alcanzando la final. Gracias a la consistencia de su juego, Davydenko termina el año dentro de los primeros 50 del mundo por primera vez en su carrera.Su progresó continuó en 2004, año en el que logra capturar dos títulos más. Luego de un lento comienzo de temporada, logró cuartos de final en el Masters Series de
Monte Carlo. Una semana después ganó en
Munich su tercer ATP. Luego alcanzaría la semifinal en
Stuttgart, donde perdería con el argentino
Guillermo Cañas. En octubre, lograría su primera conquista en su patria, ganando en
Moscú, tanto en singles como en dobles (junto al también ruso
Igor Andreev), logrando finalizar el año entre los mejores 30 mejores tenistas del mundo.En el 2005 comienza de buena forma, al conseguir cuartos de final por primera vez en un Grand Slam en el Australian Open. Posteriormente capturaría su quinto título ATP en
St. Pölten, derrotando al favorito local, el austriaco
Jurgen Melzer. Siguiendo con un sólido desempeño, alcanza las semifinales en el Masters Series de
Hamburgo y también en el
Abierto de Francia, el prestigioso
Roland Garros. Perdió esta semifinal con el argentino
Mariano Puerta por el ajustado marcador de 3–6 7–5 6–2 4–6 4–6; la polémica se desataría luego, cuando se descubrió que Puerta jugó ese torneo bajo dopaje, lo que le valió la expulsión del circuito de tenistas profesionales. Gracias a este resultado Nikolay se mete entre los 10 mejores tenistas del mundo por primera vez en su carrera. Al final del año logró cuartos de final en el Masters Series de
Cincinnati y también en
Paris. Después de esta gran temporada, Davydenko clasifica al torneo de finalización del año, el
Tennis Masters Cup en
Shanghai por primera vez, perdiendo en la semifinal contra el argentino
David Nalbandian, quien ganaría la copa. Terminó el año como el No. 1 de Rusia, y el No. 5 del mundo.Después de su veloz ascenso en el 2005, Nikolay empezó como top 5 el 2006, replicando sus cuartos de final en el
Australian Open, en donde perdería contra el eventual campeón,
Roger Federer, por 4–6 6–3 6–7(7) 6–7(5). Logra la final en Estoril y cuartos de final en el TMS de Hamburgo. Defendió su título en
Pöertschach y logró cuartos de final en
Roland Garros. Cayó tempranamente en
Wimbledon pero recobra el nivel ganando en
Sopot, y por primera vez en suelo americano, en el ATP de
New Haven. Luego de una buena temporada en cancha dura, logró su segunda semifinal en un Grand Slam, perdiendo con
Roger Federer en el
U.S. Open. Termina la temporada ganando en
Moscú contra el ruso
Marat Safin, y luego, por primera vez en su carrera, consiguiendo un
Masters Series en
Paris, contra el eslovaco
Dominik Hrbatý. También logra el triunfo de Rusia en la Copa Davis contra Argentina. Por estos resultados, Davydenko logra alcanzar la posición No. 3 del ranking mundial, luego del suizo
Roger Federer y el español
Rafael Nadal.El 2007 partió nuevamente con cuartos de final en
Australia, por tercer año consecutivo. Su principio de temporada resultó algo lento, pero logró hallar su tenis en el
Masters Series de
Roma, donde perdería en la semifinal contra el Rey de Arcilla,
Rafael Nadal, en un infartante encuentro que se cerró con un apretado score, 6–7, 7–6, 4–6. Su desempeño prosiguió, y le permitió alcanzar nuevamente la semifinal en
Roland Garros, en donde caería con su verdugo histórico,
Roger Federer, por 5–7, 6–7, 6–7. En
Wimbledon, sorprendió al mundo del tenis alcanzando los cuartos de final en la superficie que, según ha manifestado, más le cuesta desenvolverse. En la temporada de cancha dura en
Estados Unidos, Nikolay exhibió un buen tenis en el
Masters Series de
Toronto y también en
Cincinnati, alcanzado cuartos de final y semifinal respectivamente. Después de una dura preparación en cancha dura, Davydenko logró llegar a las semifinales del
U.S. Open por segundo año consecutivo, perdiendo nuevamente ante
Federer por 5–7, 1–6, 5–7. Logró defender el título obtenido en
Moscú derrotando al francés
Paul-Henri Mathieu.En 2008, cae en la cuarta ronda del
Australian Open en manos de su compratiota
Mikhail Youzhny por 7–6 6–3 6–1. Luego alcanza la semifinal en el ATP de
Dubai, donde cae con el español
Feliciano López por 6-4, 4-6 y 7-5, en un ajustado encuentro. En el
Masters Series de
Indian Wells cae en tercera ronda de mano de un sorprendente
Mardy Fish por 6-3 6-2, pero se recupera en el TMS de
Miami , donde alcanza la final luego de derrotar a
Andy Roddick por primera vez en su carrera en su sexto encuentro por 7-6 6-2, en un partido de gran calidad tenística. Ese nivel lo mantuvo en la final, en donde logró derrotar a
Rafael Nadal también por primera vez, por un contundente 6-4 6-2, y con ello, conquistar el segundo
Masters Series de su carrera.La semana siguiente disputa el
ATP de
Estoril en
Portugal, donde consigue llegar a la final. Allí debió enfrentar a
Roger Federer, partido en donde, luego de perder el primer set, se retira por un calambre en la pierna derecha, quedando con un saldo de 11 derrotas en 11 encuentros con el helvético. La semana entrante, en el
ATP Masters Series de
Montecarlo, Nikolay logra llegar a la semifinal luego de dejar en el camino a
Bolelli,
Kohlschreiber y
Andreev, cayendo por 3-6 2-6 ante
Rafael Nadal. Pierde en octavos en el
Masters Series de
Hamburgo y
Roma, para ganar
Poertschach en
Austria, a
Juan Mónaco, justo antes del comienzo de
Roland Garros