Ο Νέιθανς γεννήθηκε στο Γουίλμινγκτον του Ντέλαγουερ και ήταν το τελευταίο από τα εννέα τέκνα που απέκτησαν οι Ρωσοεβραίοι μετανάστες Σάρα (το γένος Λέβιταν) και Σάμιουελ Νέιθανς. Κατά τη μεγάλη οικονομική ύφεση ο πατέρας του έχασε τη μικρή επιχείρησή του και έμεινε άνεργος για μακρό χρονικό διάστημα. Ο Ντάνιελ πήγε σε δημόσια σχολεία και μετά σπούδασε χημεία, φιλοσοφία και φιλολογία στο Πανεπιστήμιο του Ντέλαγουερ, από όπου απεφοίτησε το 1950. Στη συνέχεια πήρε πτυχίο ιατρικής από το Πανεπιστήμιο Ουάσινγκτον στο Σαιντ Λούις το 1954 και κατόπιν πήγε στο Ιατρικό Κέντρο Columbia-Presbyterian στη Νέα Υόρκη (το πανεπιστημιακό νοσοκομείο του Πανεπιστημίου Κολούμπια) για απόκτηση ειδικότητας (internship) στην ιατρική με τον ικανότατο επιστήμονα Ρόμπερτ Λεμπ.
Ο Νέιθανς εργάσθηκε στο εργαστήριο του Φριτς Λίπμαν στο Ινστιτούτο Ροκφέλερ από το 1959 μέχρι το 1962, και στη συνέχεια στο Τμήμα Μικροβιολογίας της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Τζονς Χόπκινς μέχρι το τέλος της σταδιοδρομίας του.
Ο Νέιθανς διετέλεσε πρόεδρος του Πανεπιστημίου Τζονς Χόπκινς από το 1995 μέχρι το 1996. Μετά τον θάνατό του, η Ιατρική Σχολή του ιδρύματος ανακοίνωσε τη δημιουργία του Ινστιτούτου Γενετικής Ιατρικής «McKusick-Nathans», ονομασμένο προς τιμή του και προς τιμή του Βίκτορ Μακούζικ[5], ενώ το 2005 το ένα από τα 4 κολέγια της Ιατρικής Σχολής ονομάσθηκε προς τιμή του Νέιθανς.
Ο Ντάνιελ Νέιθανς απεβίωσε στη Βαλτιμόρη σε ηλικία 71 ετών. Είχε νυμφευθεί στις 4 Μαρτίου 1956 την Τζοάν Γκόμπεργκ (Joanne Gomberg), με την οποία απέκτησαν τρεις γιους: τον Ελί, τον Τζέρεμυ και τον Μπεν.
Brownlee, Christen; Nathans, D (Απρίλιος 2005). «Danna and Nathans: Restriction enzymes and the boon to modern molecular biology». Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.102 (17): 5909. doi:10.1073/pnas.0502760102.
Dimaio, D (2001). «Daniel Nathans: October 30, 1928-November 16, 1999». Biographical memoirs. National Academy of Sciences (U.S.)79: 262–79. PMID11762397.
Raju, T N (Οκτώβριος 1999). «The Nobel chronicles. 1978: Werner Arber (b 1929); Hamilton O Smith (b 1931); Daniel Nathans (b 1928)». Lancet354 (9189): 1567. doi:10.1016/S0140-6736(05)76606-X. PMID10551539.
Kroon, A M (Φεβρουάριος 1979). «The Nobel Prize for Medicine and Physiology in 1978 (Werner Arber, Daniel Nathans, Hamilton Smith)». Nederlands tijdschrift voor geneeskunde123 (5): 153–6. PMID368662.
Piekarowicz, A (1979). «Werner Arber, Daniel Nathans and Hamilton Smith. Nobel prizes for the studies on DNA restriction enzymes». Postepy Biochem.25 (2): 251–3. PMID388391.
Desiderio, S; Boyer S (Νοέμβριος 1978). «Arber, Smith and Nathans: Nobel Laureates in medicine and physiology, 1978». The Johns Hopkins Medical Journal143 (5): ix–x. PMID364154.