Прве кошаркашке кораке је направио у Протеи из Гребена, места у коме је одрастао.[1] Папаниколау је свој деби у професионалној кошарци имао као играч Ариса из Солуна у сезони 2008/09. У истој сезони је проглашен за најкориснијег играча грчког ол-стара за младе играче и за најбољег младог грчког играча.[2]
У јулу 2013. потписао је четворогодишњи уговор са Барселоном.[6] У Барселони је провео сезону 2013/14. у којој је освојио шпанску АЦБ лигу. Након тога је отишао у НБА, где је био играч Хјустон рокетса и Денвер нагетса. Вратио се у Олимпијакос у јануару 2016. године.[7]
Репрезентација
Папаниколау је играо за млађе репрезентације Грчке и са њима је освајао златне медаље са тимовима до 18 и 20 година. Свој деби у сениорском тиму је имао у августу 2009. на пријатељској утакмици. За сениорску репрезентацију Грчке је наступио на пет Европских првенстава (2011, 2013, 2015, 2017. и 2022) као и на три Светска првенства (2014, 2019. и 2023).