Nemechek startte in 1989 in de Busch Series. In 1992 won hij de races op O'Reilly Raceway Park en de New Hampshire Motor Speedway en werd hij kampioen. Hij won in zijn carrière zestien races in deze raceklasse. In 1993 debuteerde hij in de Winston Cup, de huidige Sprint Cup en hoogste klasse in de NASCAR. Hij won tot nog toe vier races in deze raceklasse en vertrok tien keer vanaf poleposition.