Né à Athènes, Nicolas Tzortzis vit à Paris depuis 2002. Il étudie la composition instrumentale et électronique avec Philippe Leroux au conservatoire du Blanc-Mesnil, ainsi que la composition de théâtre musical avec Georges Aperghis, à la Haute École des Arts de Berne, et de composition assistée par ordinateur à l’Université de Paris 8, sous la direction de José Manuel López López, Horacio Vaggione et Anne Sedès. En avril 2013, il obtient son doctorat à l'Université de Montréal sur le sujet « Vers une musique autogérée : (In)compatibilités, Réseaux, Intuition et Processus » sous la direction de Denis Gougeon et Philippe Leroux.

Il assiste à des stages de composition avec Karlheinz Stockhausen, Brian Ferneyhough, Beat Furrer et François Paris. Entre 2009 et 2012 il participe aux Cursus I et II d’informatique musicale de l’Ircam. En 2010, il est sélectionné pour le sixième Forum de l’ensemble Aleph. En 2013, il est sélectionné par Peter Eötvös pour être compositeur en résidence au Herrenhaus Edenkoben, et de février à avril 2014, il est résident à la Villa Ruffieux à Sierre (Suisse). En 2015, il est chercheur invité du programme Fulbright au Center for New Music and Audio Technologies (CNMAT) de l'Université de Berkeley (Californie), travaillant sur une nouvelle pièce pour l'Ensemble Earplay, et effectue une résidence de deux mois à l'Akademia Schloss Solitude à Stuttgart.

La musique de Nicolas Tzortzis s'inspire de ses lectures philosophiques (Castoriadis, Delphy, Kondylis, Rumsfeld), de la pop culture, y tirant des sujets dans les séries télévisées —(Running a) Business, hommage à Tony Soprano (2016)—, le rock, les documentaires, mais aussi le sport —... à une main, hommage à Roger Federer (2018) ou Contre tous, hommage à Nikos Galis (2017)— et le surréalisme des années 1920.

Ses œuvres sont jouées en France, Grèce, Italie, Slovénie, Bulgarie, Allemagne, Autriche, Suisse, Grande-Bretagne, Pays-Bas, Corée du Sud, Canada, Pérou, États-Unis, Australie, par des interprètes tels que le DivertimentoEnsemble, l'ensemble Proxima Centauri, le Quatuor Arditti, l’Arsenale, ECCE, Earplay, ACME, NOISE, le Nouvel Ensemble Modern, le Nouvel Ensemble Contemporain, le Juventas New Music Ensemble, les Quatuors Kairos, Mantegna ou EnAccord, les ensembles Aleph, Klang, Cairn, Texture et les solistes Pavlos Antoniadis, Lisa Cella, Krista Martynes, Lorna Windsor, Biliana Voutchkova, Julian Boutin et Spyros Thomas.

Nicolas Tzortzis reçoit de nombreux prix, parmi lesquels les Premiers prix des concours Music Today 21 de Corée du Sud en 2007 et Donald Aird aux États-Unis en 2008 pour Amenable, les Premiers prix du concours Cità di Udine et du concours Viotti en Italie pour Four Flash Fear en 2008. En 2009, il est lauréat du Premier prix du concours Atahualpa Yupanquì argentin pour Désaxé. Mnésique (2008) reçoit le Premier prix du concours « a Camillo Togni » d'Italie en 2008, suivi des Premiers prix à l’appel à œuvres du festival SoundON et du Concours Franco Donatoni en 2010. Incompatible(s) III / III b est vainqueur du concours DuoSolo aux États-Unis en 2010 et le quatuor à cordes Femme-tête-temps, du Premier prix de l’institut néerlandais de Paris et du Deuxième prix Zeitklang en Autriche en 2011. En Autriche, Nicolas Tzortzis est aussi récompensé pour Rop par la fondation Josef Reinl en 2011.

En 2019, sa pièce Cursus I, Incompatible(s) IV pour clarinette basse et électronique (2010), est jouée au festival ManiFeste de l'Ircam.