Az omahai születésű Nicholas King Nolte amerikai futballistának készült, de iskoláiból hol féktelen viselkedése, hol rossz tanulmányi eredményei miatt többször is eltanácsolták, csalásért felfüggesztett börtönbüntetést is kapott. Az egyetemről kibukva dolgozott munkásként, modellként, szerepelt vidéki színházakban és B-kategóriás filmekben. A szerencse csak egy évtizednyi küszködés után mosolygott rá, amikor harmincnégy évesen megkapta a Szegény ember, gazdag ember című tévésorozat egyik főszerepét. Alakításának jutalmaként Emmy-díjra jelölték, komoly filmajánlatok sorát kapta: végre révbe ért.

Pályafutása során több tucat filmben szerepelt, a világ 14 országában forgatott, legtöbbször őrült és ingatag jellemeket formált meg. Első emlékezetes alakítását A mélység című kalandfilmben nyújtotta 1977-ben, a közönségsikert az Eddie Murphy pályáját elindító 48 óra című akció-vígjáték és annak folytatása, a Megint 48 óra hozta meg számára. Játszott vígjátékban (Koldusbottal Beverly Hillsben), a Martin Scorsese által rendezett A rettegés foka című thrillerben Jessica Lange volt a felesége, Juliette Lewis pedig a lánya, a Hullámok hercege című romantikus drámában Barbra Streisand oldalán nyújtott alakításáért 1991-ben első alkalommal jelölték Oscar-díjra, és megkapta az Arany Glóbuszt.

A kilencvenes években Sidney Lumet instruálta a Hol az igazság című krimiben, szerepelt a fia életéért küzdő apa történetét elmesélő Lorenzo olajában (feleségét ezúttal Susan Sarandon alakította), a Mulholland - Gyilkos negyed című thrillerben, s 1998-ban másodszor is Oscarra jelölték a Kisvárosi gyilkosság seriffjéért. Emlékezetes alakítást nyújtott Kurt Vonnegut Bajnokok reggelije című regényének feldolgozásában, Az őrület határán című parádés szereposztású háborús eposzban és a kegyetlen ruandai népirtás idején játszódó Hotel Ruanda című drámában. Feltűnt a Hulk című akciófilmben és a könnyedebb Kutyák és macskák családi vígjáték második részében is.

2011-ben harmadik alkalommal jelölték az amerikai filmakadémia legrangosabb kitüntetésére a Warrior - A végső menet című filmben nyújtott alakításáért. A gáláról ezúttal is üres kézzel távozott, hiába formált meg hitelesen egy alkoholfüggőségtől szenvedő egykori bokszolót. Ugyanabban az évben az egyik főszereplője volt a Befutó című sorozatnak, amely a lóverseny és a fogadások világába engedett bepillantást. A széria azonban egy évad után az állatvédők heves tiltakozása miatt véget ért, miután a forgatások alatt három ló is elpusztult. 2014-ben a Gracepoint című tévésorozat több epizódjában is játszott, egy évvel később az A Walk in the Woods című dráma főszerepét osztották rá, Robert Redford és Emma Thompson oldalán, ebben egy idősödő útikönyvszerző régi barátjáként indult embert próbáló túrára az Appalache-hegységben. Egyik legutóbbi szerepét A támadás a Fehér Ház ellen című thriller harmadik részében (A védangyal bukása) alakította, s jelenleg is folynak a Blackout című filmje posztprodukciós munkálatai. Az elmúlt néhány több televíziós szerepet is vállalt, közülük a Graves címűért Golden Globe-nominálást kapott.

A színészt pályája során olyan szerepek kerülték el, mint Han Solo a Csillagok háborújában (ezt Harrison Ford kapta), Superman (ezt pedig Christopher Reed), Francis Ford Coppola őt is számításba vette az Apokalipszis most főszerepére, de aztán Martin Sheen mellett döntött, jelölt volt a Rambo főszerepére is, amely Sylvester Stallone számára hozta meg a világhírt. A 12 majomban Brad Pittet, a Drágán add az életed! című krimiben pedig Bruce Willist választották végül helyette. Az elveszett frigyláda fosztogatói című, első Indiana Jones-film főszerepét viszont ő utasította vissza, a régész-kalandor professzort végül ugyancsak Harrison Ford személyesítette meg.

Pályafutását végig kísérte küzdelme a drogokkal és az alkohollal. A kilencvenes évek elején vonult először elvonókúrára, s egy ideig úgy tűnt, sikerült megszabadulnia káros szenvedélyétől. 2002-ben azzal került az újságok címlapjára, hogy letartóztatták, miután bedrogozva a forgalommal szemben vezette autóját, s igazoltatáskor a csapzott külsejű színész összefüggéstelenül beszélt a rendőröknek. Nem sokkal később egy túl zajosra sikeredett éjszakai buli miatt hívták rá a szomszédok a rendőröket, az ügyet felfüggesztett börtönnel úszta meg, de újabb elvonókúrán kellett részt vennie.

Többször nősült (legutóbb 2016-ban) és vált el, kapcsolataiból két gyermeke született. Tizenéves lánya 2018-ban filmbéli unokáját alakította egy német film amerikai remake-változatában (Head Full of Honey).

Nolte 2017-ben csillagot kapott a hollywoodi Hírességek Sétányán. Több nem szigorúan szakmai elismeréssel is büszkélkedhet, a People magazin ötvenévesen választotta a legszexibb férfinak. A színészek közül jó barátja az Oscar-díjas Jeff Bridges és Don Johnson. 2018-ban Rebel címmel kiadta önéletrajzát.