Han var elev af arkitekten G.F. Hetsch og fik sin uddannelse på Kunstakademiet. Her vandt han i 1833 den lille og i 1837 den store guldmedalje, sidstnævnte for opgaven en Børs; i 1835 vandt han "Æresmedaillen i Architekturen" (C.F. Hansen Medaillen). Efter i flere år at have virket som lærer ved Akademiet rejste han i 1839 til udlandet på Akademiets rejsestipendium. Udlandsopholdet varede over tre år og omfattede besøg i Paris, hvor han studerede under Henri Labrouste. Derudover var destinationerne Nord- og Mellemitalien, Sicilien og Grækenland.
Medens han i fængselsbygningerne fandt opgaver, som han med sin praktiske og sunde sans og sine solide tekniske kundskaber fuldt ud evnede at løse, fik han i genopførelsen af Viborg Domkirke, begyndt 1863-64, først fuldført efter hans død. Kirken var stærkt forfalden, hvorfor en nedbrydning og genopførelse var helæt på sin plads. I samarbejde med kunsthistorikeren N. L. Høyen udarbejde Nebelong et rekonstruktionsprojekt, sådan som man formodede at den oprindelige bygning så ud. Alle senere tilføjelser var uinteressante. Det blev meget tidligt konstateret, at den nye domkirke på meget afgørende punkter afveg fra den oprindelige bygning. Gennemførelsen af dette projekt var medvirkende til at ændre synet på restaureringer af ældre bygninger.
Ægteskaber
Nebelong var første gang gift med Anna Marie Christine født Eriksen, datter af skibsfører Eriksen, men hun døde efter et års ægteskab 1832; anden gang (1843) med Constance født Horn (født 1825), datter af kancelliråd, birkedommer Carl Tobias Horn (1790-1863) og Sophie Caroline født Wilhjelm (1801-1851). Han var fader til organisten J.H. Nebelong.
Gammel Carlsberg, sammen med J.C. Jacobsen: Nordlige lagerbygning (1847, udvidet og ombygget ml. 1856 og 1868), hovedbygning med æresbolig (1852-54), forhøjelse af Bryggerigården med 1 etage (1858), Bryggerigårdens sydfløj (1859), kornmagasinet nord for Bryggerigården (1866, genopført efter brand 1867, alt fredet)
Denne artikel bygger hovedsagelig på biografi(er) i 1. udgave af Dansk Biografisk Leksikon, udgivet af C.F. Bricka, Gyldendal (1887–1905). Du kan hjælpe Wikipedia ved at ajourføre sproget og indholdet af denne artikel.
Når en omskrivning af teksten til et mere nutidigt sprog og wikificeringen er foretaget, skal der anføres en reference med henvisning til forfatteren og den relevante udgave af DBL, jf. stilmanualen. Dette angives som fx: {{Kilde |forfatter=Navn |titel=Efternavn, Fornavn |url=https://runeberg.org/dbl/... |work=[[Dansk Biografisk Leksikon]] |udgave=1 |bind=I til XIX |side=xxx |besøgsdato=dags dato}} og herefter indsættelse af [[Kategori:Artikler fra 1. udgave af Dansk biografisk leksikon]] i stedet for DBL-skabelonen.