Ο Νίκος Καρνέσης αποφοίτησε από τη σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Στη συνέχεια, εντάχθηκε στο Institut d’Estudis Espacials de Catalunya και στο Αυτόνομο Πανεπιστήμιο της Βαρκελώνης για να εργαστεί για το διδακτορικό του και τη προετοιμασία της αποστολής LISA Pathfinder (LPF) του ESA. Πριν ενταχθεί στο ΙΑΑΔΕΤ το 2026, εργάστηκε ως μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Max Planck Institute for Gravitational Physics στο Ανόβερο, στο Laboratoire AstroParticule & Cosmologie (APC) στο Παρίσι και στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης.

Συμμετείχε στις επιχειρήσεις της αποστολής LPF και είναι μέλος της συνεργασίας Virgo και της Κοινοπραξίας της διαστημικής αποστολής LISA του ESA. Είναι μέλος της Επιτροπής Θεμελιώδης Φυσικής της Ευρωπαϊκής Επιτροπής Διαστημικών Επιστημών (ESSC), ενώ πρόσφατα επιλέχθηκε από την ESA ως μέλος της Επιστημονικής Ομάδας της αποστολής LISA (LISA Science Team). Έχει συμμετάσχει σε σημαντικό αριθμό εθνικών έργων σε Ισπανία, Γερμανία και Γαλλία, ενώ υπήρξε κύριος ερευνητής σε έργα που χρηματοδοτήθηκαν από το ESA Prodex, το Ελληνικό Ίδρυμα Έρευνας και Καινοτομίας και τα προγράμματα MSCA.