Engagé dans l'opération Chammal depuis le [3] ou le [1], Nicolas Mazier participe le à une mission de reconnaissance aux côtés des forces de sécurité irakiennes(en) dans le désert d'al-Aïth[note 1]. C'est lors de cette dernière qu'il tombe avec d'autres soldats dans une embuscade de Daech. S'ensuit un échange de tirs de près de cinq heures au cours duquel il est mortellement blessé. Trois à quatre autres militaires français et deux à cinq militaires irakiens reçoivent quant à eux des blessures non létales[7],[8],[9]. Les militaires français blessés sont évacués vers un hôpital militaire américain de Bagdad[10].
Initialement présenté comme mort dans la zone des combats le jour-même, Nicolas Mazier est indiqué comme décédé à Basheer(en) (soit une soixantaine de kilomètres plus au nord) le lendemain sur le site Mémoire des hommes[11].
Le maire de Dole, Jean-Baptiste Gagnoux, lui rend également hommage. Un registre de condoléances est ouvert dans le hall de l'hôtel de ville de Dole le et une cérémonie officielle se déroule au monument aux morts du cimetière de Landon le en présence de la famille et des autorités civiles et militaires[12],[13].
Le 1er février 2024, une place d'armes du CPA 10 est inaugurée sur la base aérienne 123, et prend le nom de Sergent-Chef Nicolas Mazier pour honorer sa mémoire[14].
