Nolte begann 1960 seine schauspielerische Karriere bei dem amerikanischen BühnenensembleActor’s Inner Circle of Phoenix und trat innerhalb der darauffolgenden acht Jahre in etwa 180 Stücken auf.
1968 hatte er Auftritte am Old Log Theater in Minneapolis und mit der Experimentalgruppe La Mama Experimental Theatre in New York City, bis es ihn nach Los Angeles verschlug, wo er sich niederließ. Für kurze Zeit studierte er Schauspiel bei Stella Adler und trat am Pasadena Playhouse in Pasadena auf.
Er konzentrierte sich jedoch bald auf das Film- und Fernsehgeschäft. Einen seiner ersten TV-Auftritte hatte Nolte 1973 in einer Episode der Krimiserie Die Straßen von San Francisco (Folge 2x18 „Der Heckenschütze“). 1977 gelang ihm der Durchbruch mit der Serie Reich und Arm. Im selben Jahr hatte er auch seinen ersten Kinoerfolg mit dem Film Die Tiefe nach dem Roman von Peter Benchley. Nach einigen erfolgreichen Rollen in den 1980er-Jahren stieg er zu einem gefragten Charakterdarsteller auf. 1991 spielte er neben Robert De Niro in Martin Scorseses Publikumserfolg Kap der Angst sowie die Hauptrolle in dem Drama Herr der Gezeiten an der Seite von Barbra Streisand. Nolte wurde für seine Leistung mit dem Golden Globe und anderen Auszeichnungen geehrt. Die Rolle brachte ihm zudem seine erste Oscarnominierung ein.
Nach einigen mäßig erfolgreichen Projekten konnte er 1997 wieder auf sich aufmerksam machen, als er die Hauptrolle in Oliver Stones Thriller U-Turn übernahm. Für seinen Part im Film Der Gejagte von Paul Schrader im selben Jahr wurde Nolte erneut für den Oscar und diverse weitere Preise nominiert. Ein Jahr später erhielt er eine größere Rolle in Terrence Malicks Kriegsfilm Der schmale Grat. Anfang des neuen Jahrtausends wurde seine Hauptrolle im Film Der Dieb von Monte Carlo (2003) von der Kritik hochgelobt, im Filmdrama Clean (2004) spielte er an der Seite von Maggie Cheung, die für ihre Rolle in dem Film den Darstellerpreis der Filmfestspiele von Cannes erhielt. Seither ist Nolte überwiegend in Nebenrollen zu sehen. Die aufsehenerregendste war 2011 im Sportdrama Warrior, für die er seine insgesamt dritte Oscarnominierung erhielt. Tragende Rollen spielte er 2015 im Film Picknick mit Bären an der Seite von Robert Redford und 2018 in dem Filmdrama Head Full of Honey.
Privates
Nick Nolte fiel immer wieder öffentlich durch übermäßigen Alkoholkonsum auf. So wurde er unter anderem von der Polizei beim Autofahren im betrunkenen Zustand gefasst. Nolte gibt jedoch an, inzwischen vom Alkoholismus geheilt zu sein.
Nolte ist dreifach geschieden und hat zwei Kinder, den Sohn Brawley Nolte (* 1986) aus einer früheren Ehe und eine Tochter mit seiner langjährigen Partnerin Clytie Lane (* 1969). Seine Tochter Sophie Lane Nolte (* 2007) spielte an seiner Seite eine Hauptrolle im Film Head Full of Honey.
Obwohl Nolte in Nur 48 Stunden von Tommi Piper gesprochen wurde, war Nolte seit Mitte der 1980er-Jahre fast ausnahmslos von Thomas Danneberg synchronisiert worden. In Der schmale Grat übernahm Hans-Werner Bussinger die Synchronisation, da John Travolta auch einen Auftritt hatte, der ebenfalls regelmäßig von Danneberg synchronisiert wird. Seit Warrior wird des Öfteren auch wieder Piper auf Nolte besetzt.