Мой стек в значительной степени идентичен вашему ... поэтому я собираюсь сделать снимок в темноте.
Если вы перейдете к шагу сборки, который вы назначили в Team City для запуска NUnit инайдите раздел .NET Runtime и убедитесь, что для Platform установлено значение "auto (MSIL)", и, что наиболее важно, убедитесь, что версия установлена на v4.0 .
Я видел вашуточная ошибка при попытке запустить модульные тесты для проекта 4.0 с настройкой среды 2.0.
Если это не так, я бы предложил проверить разрешения на доступ к каталогам и учетные записи системной или сетевой службы, которые, по моему мнению, находятся в команде.работает (если не указано иное) может получить доступ к каталогу, в котором находится файл tests.dll.