1646 heiratete er Catharina Claes aus Haarlem. Nicolaes und seine Frau bekamen mindestens vier Kinder, zwei Söhne und zwei Töchter.
Das Talent des jungen Berchem blieb nicht lange unbemerkt. Jacob van Campen (1596 – 1657) hatte seinen Namen bereits 1647 auf eine Liste von Malern gesetzt, die er für die Ausschmückung des Oranjezaal des Paleis Huis ten Bosch im Auge hatte. Innerhalb der Haarlemer Gilde nahm Berchem 1656 bis 1659 führende Positionen ein.
Sein Umzug nach Amsterdam 1660 hatte möglicherweise mit Aufträgen zu tun, die der Amsterdamer Kartenmacher Nicolaes Visscher ihm erteilt hatte: die Erstellung der großen Weltkarte, die 1658 herauskam und deren Verzierungen Jan de Visscher nach einem Entwurf von Nicolaes Berchem angefertigt hatte. Zum ersten Mal wurden auf dieser Landkarte nicht nur die Namen des Herausgebers und des Radierers, sondern auch der des Entwerfers vermerkt. Am 1. Januar 1661 wurde Nicolaes’ Vater Pieter Claesz in der Nieuwe Kerk in Haarlem zu Grabe getragen.
Im Frühjahr 1670 kehrte Berchem nach Haarlem zurück und wurde am 16. September desselben Jahres erneut zum so genannten Finder der Haarlemer Gilde ernannt.
Was ihn später wieder nach Amsterdam zog ist nicht bekannt. Berchem starb dort am 18. Februar 1683 in seiner Wohnung in der Lauriergracht. Am 23. Februar wurde er in der Westerkerk beerdigt. Im Haus seiner Witwe wurden am 4. Mai 1683 seine Gemälde und am 7. Dezember desselben Jahres die Zeichnungen und Radierungen verkauft.