Nick Nolte, de son vrai nom Nicholas King Nolte, est né à Omaha dans le Nebraska. Après avoir fait ses études secondaires à la Benson High School et à la Westside High School, il est accepté à l'Arizona State University pour ses qualités de footballeur. Il devient un très bon quaterback.
Il décide de se reconvertir dans le théâtre. Il étudie l'art dramatique à la Pasadena Playhouse puis à la Stella Adler's Academy à Los Angeles. Il parcoure le pays avec de petites troupes de théâtre régionales pendant 14 ans. Il se pose finalement en 1976 en Californie. Il décroche un rôle dans une série culte Rich man, poor man.
Ce 1er succès à la télévision lui permet de décrocher un 1er rôle au cinéma dans Les guerriers de l'enfer de Karel Reisz. Ce film - l’un des plus poignants inspirés par la guerre du Vietnam - fixera aussi pour plusieurs années son image d’aventurier déraciné et généreux, déclinée avec succès dans North Dallas forty de Ted Kotcheff, Heart Beat de John Byrum, Cannery row de David S. Ward, Under fire de Roger Spottiswoode et L’adieu au roi de John Milius.
Très populaire dans le registre de la comédie d’action (48 Heures de Walter Hill), Nick Nolte s’est également essayé avec succès au drame avec Chacun sa chance de Karel Reisz (sur un scénario d’Arthur Miller), Contre-enquête (où Sidney Lumet lui offre un de ses rares rôles de méchant) et Lorenzo ; à la comédie burlesque (Le clochard de Berverly Hills de Paul Mazursky, avec Richard Dreyfuss et Bette Midler, d’après Boudu sauvé des eaux) et au thriller (Les nerfs à vif).
On a pu le voir aussi face à Julia Roberts dans Les complices de Charles Shyer, dans le policier rétro de Lee Tamahori Les hommes de l'hombre ainsi que dans Le veilleur de nuit d’Ole Bornedal, avec Ewan McGregor, Patricia Arquette, et The beautiful country de Hans Petter Moland, sur une idée de Terrence Malick, ou encore Clean d’Olivier Assayas, avec Maggie Cheung.
Nick Nolte a fait son come-back à la scène dans la pièce de Sam Shepard The Late Henry Moss, dont il partageait l’affiche avec Sean Penn.
En 2008, il fait partie du casting des Chroniques de Spiderwick aux côtés du jeune Freddie Highmore (Charlie et la chocolaterie). Quelques mois plus tard, il joue dans la comédie de Ben Stiller, Tonnerre sous les tropiques.