Députée au Parlement européen de 1984 à 2009 (avec interruption de 2002 à 2004 pour cause de fonctions ministérielles), Nicole Fontaine est Quatrième vice-présidente du Parlement européen de 1989 à 1992, et Deuxième vice-présidente du Parlement européen de 1992 à 1994. De 1994 à 1999, elle est Première vice-présidente du Parlement et coprésidente à ce titre, avec le président en exercice du Conseil des ministres de l’Union européenne, du Comité de conciliation entre le Conseil des ministres et le Parlement européen. Elle est, de 1999 à 2002, Présidente du Parlement européen. De 2002 à 2004, elle est Ministre déléguée à l’industrie auprès du ministre de l’économie, des finances et de l’industrie.

Les principales commissions d’appartenance au cours des mandats européens de Nicole Fontaine incluent :
- la commission juridique et des droits des citoyens,
- la commission jeunesse éducation,
- la commission des droits de la femme,
- la commission ITRE.