Nybergin kotikaupunki on pieni Viningin kaupunki Minnesotassa. Nyberg on suorittanut koneenrakennuksen insinööritutkinnon (Bachelor of Science) Pohjois-Dakotan yliopistossa 1994 sekä jatkotutkinnon (Master of Science) vuonna 1996 ja tohtorintutkinnon 1998 Texasin yliopistossa, Austinissa. Hän työskenteli Johnsonin avaruuskeskuksessa 1991–1995. Nyberg on pyrkinyt kehittämään erityisesti avaruuspukujen lämmönsäätelyä ja jäähdytysratkaisuja. Nyberg oli alustavasti nimetty myös sukkulalennon STS-134 miehistöön, mutta joutui terveydentilansa vuoksi luopumaan lennosta.[3] Ennen toista avaruuslentoaan hän työskenteli Nasassa teknisissä tehtävissä.
Nyberg laukaistiin 28. toukokuuta 2013 toiselle avaruuslennolleen Sojuz TMA-09M -avaruusaluksella Baikonurista. Hänen oletettiin viettävän puoli vuotta Kansainvälisellä avaruusasemalla Retkikuntien 36 ja 37 miehistöissä lentoinsinöörinä.
Nyberg valittiin astronauttikoulutukseen heinäkuussa 2000. Hän on naimisissa astronautti Douglas Hurleyn kanssa. He kuuluivat samaan astronauttikoulutusryhmään (NASA Astronaut Group 18). Heillä on yksi lapsi.
