Народився 30 жовтня 1864 року в родині священика Донської єпархії.
У 1866 році закінчив Донську духовну семінарію і вступив до Київської духовної академії.
У 1887 році звільнений, згідно з проханням, з академії.
17 квітня 1888 р. висвячений на священика до Покровської церкви Слободи Анастасівки. Тут же він був завідувачем і законовчителем церковно-парафіяльної школи та школи грамоти. Деякий час посідав посаду спостерігача тих же шкіл.
У 1893 році поступив в Казанську духовну академію.
У 1897 році закінчив академію зі ступенем кандидата богослов'я і призначений викладачем Таврійської духовної семінарії. У цьому ж році возведений у сан архімандрита і визначений ректором Олонецької духовної семінарії.
У 1898 році - голова Олонецької Єпархіальної училищної ради.
З 1902 року - ректор Тамбовської духовної семінарії.
29 лютого 1904 хіротонізований на єпископа Козловського, вікарія Тамбовської єпархії.
Хіротонія відбулася в Санкт-Петербурзі в Олександро-Невській Лаврі.
З 31 жовтня 1908 року - єпископ Уфимський і Мензелінський.
З 17 квітня 1912 року - єпископ Архангельський і Холмогорський.
Був учасником Помісного Собору Російської Православної Церкви 1917-1918 років.
У роки громадянської війни та інтервенції єпископ Нафанаїл не повертався до Архангельська, доручивши тимчасове управління єпархією вікарному єпископу Пінежському Павлу.