Fue contratada por la NBC para aparecer en varios programas televisivos, incluyendo The Colgate Comedy Hour.
Pronto conoció a Frank Sinatra quien se convirtió en su amigo por el resto de su vida.
Años después, Dickinson interpretaría a la esposa de Sinatra en la película Ocean's Eleven.
Esto la llevó a interpretar otros papeles en producciones como Buffalo Bill Jr, ocho episodios de Matinee Theatre, General Electric Theater, The Life and Legend of Wyatt Earp, Broken Arrow, Gunsmoke, Cheyenne, Meet McGraw, The Restless Gun, Perry Mason, Mike Hammer, Wagon Train, Men Into Space, y un giro memorable como una cómplice de asesinato en un episodio de 1964 de la clásica serie The Fugitive, junto con David Janssen y la estrella invitada Robert Duvall.
Tuvo su primer papel protagónico en Gun the Man Down (1956) con James Arness, y en la película de Sam Fuller China Gate (1957), que describió tempranamente los conflictos internos en Vietnam.
A principios de su carrera, apareció principalmente en westerns, como Shoot-Out at Medicine Bend (1957) coprotagonizada con James Garner.
Fue otro western lo que la propulsó a ser conocida en Hollywood: la película Río Bravo, de Howard Hawks (1958), donde interpretó a una jugadora compulsiva llamada Feathers que se siente atraída por el sheriff local, interpretado por el ídolo de su infancia, John Wayne.
[2] Cuando Hawks vendió su contrato personal con ella a un estudio más grande sin informarle, se sintió considerablemente disgustada, ya que se desvanecían sus esperanzas de que el director la eligiera sobre Lauren Bacall para sus películas.
Luego trabajó en el documental político A Fever in the Blood (1961); en un melodrama basado en el Congo Belga llamado The Sins of Rachel Cade (1962) donde interpretaba a una enfermera voluntaria tentada por la lujuria; y en Rome Adventure (también conocida como Lovers Must Learn) en 1962; y en Jessica de Jean Negulesco (1962) con Maurice Chevalier, como una joven que envidia a las mujeres casadas de su ciudad.
Dickinson coprotagonizó la comedia The Art of Love (1965), donde es la mujer con la que sueñan James Garner y Dick Van Dyke.
Uno de sus papeles más recordados es la viuda Wilma McClatchie en Big Bad Mama (1974) con William Shatner y Tom Skerritt.
Durante su cuarta temporada (generalmente reconocida como su mejor año) La mujer policía obtuvo un éxito rápido y considerable.
Como consecuencia, la NBC decidió cancelar la serie luego de cuatro temporadas y 91 episodios.
Tras aparecer en miniseries televisivas, como Pearl (1978), Dickinson regresó a la pantalla grande en el thriller de Brian De Palma Dressed to Kill (1980), por el que ganó un Premio Saturn a la Mejor Actriz.
Tras abandonar en 1980 su propia comedia, producida por Johnny Carson, The Angie Dickinson Show (después de solo dos episodios) porque no sentía que era lo suficientemente graciosa, comenzó a trabajar en Cassie & Co., un intento de volver a la televisión que no tuvo éxito.
Más tarde protagonizaría películas para televisión como One Shoe Makes it Murder (1982), Jealousy (1984), A Touch of Scandal (1984), Hollywood Wives (1985), y Stillwatch (1987).
Además, protagonizó con Willie Nelson el western de 1988 Once Upon a Texas Train.
[4] Dickinson temporalmente abandonó su carrera, aunque aún aparecía ocasionalmente en películas como el western The Last Challenge (1967), con Glenn Ford, y la comedia Some Kind of Nut (1969).
Nikki pasó muchos años en el Wilson Center, un instituto psiquiátrico para adolescentes localizado en Faribault, Minnesota.