نصيري در سال 1289 در «سمنان» متولد شد و از كودكي علاقه بسياري به امور نظامي از خود نشان داد. لذا وارد دبستان و دبيرستان نظام و در سال 1311 به دانشكده افسري رفت. در سال 1313 با درجه ستوان دومي فارغ‌التحصيل و در سال 1323 با ارتقاء درجه به درجه سرگردي و انتقال به لشكر كرمان، فرماندهي يك گردان پياده را عهده‌دار شد. در سال 1326 به تهران منتقل و مدتي بعد به فرماندهي دانشكده پياده رسيد. در سال 1328 درجه سرهنگي گرفت و فرمانده هنگ پهلوي شد و پس از مدت كوتاهي به فرماندهي گارد شاهنشاهي منصوب گرديد. ارتشبد حسين فردوست در خاطرات خود، تنها دليل اين انتخاب را با وجود ضعف ذهني نصيري، وفاداري بي‌چون و چراي او نسبت به شاه برشمرده است.
نصيري در همين سمت بود كه از سوي شاه مأموريت يافت كه در شب 25 مرداد 1332، فرمان عزل دكتر مصدق از نخست‌وزيري را به وي ابلاغ كند و انتصاب سرلشكر فضل‌الله زاهدي به جاي مصدق را به او خبر دهد. اما به دستور مصدق، نصيري بازداشت و زنداني شد. رفتار سراسر حقارت‌آميز نصيري در زندان و بدگويي بي‌وقفه او به شاه – كه در آن هنگام از كشور گريخته بود – با وقوع كودتاي 28 مرداد 1332، بار ديگر به سود شاه و خاندان پهلوي تغيير جهت داد. وي در زمره نخستين كساني بود كه پس از كودتا، پاداش خود را دريافت كرد و به درجه سرتيپي رسيد. نصيري در سال 1336 سرلشكر و در سال 1339 به رياست شهرباني كل كشور منصوب گرديد. در 28 مرداد 1341 به سپهبدي رسيد و در جريان قيام 15 خرداد 1342، فرمانداري نظامي تهران نيز به وي محول شد.
با آغاز به كار دولت امير عباس هويدا، شاه به دليل ناتواني سرلشكر حسين پاكروان در مقابله با حركت‌هاي انقلابي مردم، وي را از رياست سازمان اطلاعات و امنيت كشور (ساواك) بركنار و نصيري را به جاي او گماشت. نصيري از بهمن ماه 1343 تا تيرماه 1357 بر صندلي رياست ساواك تكيه زد و با گسترش و توسعه اين سازمان جهنمي، با شدت تمام به سركوب و شكنجه مخالفان شاه پرداخت. هدايت مخوف‌ترين شكنجه‌گاه تاريخ يعني كميته مشترك ضد خرابكاري ساواك – شهرباني كه به دستور شاه راه‌اندازي شده و تابع اداره كل سوم ساواك بود از جمله مسئوليت‌هاي او بود. در زمان رياست وي هزاران نفر از مبارزين دستگير و بازداشت شده و تحت شديدترين شكنجه‌ها و اعمال غير انساني قرار گرفتند و دهها تن از آنها زير شكنجه جان سپردند. با اوج‌گيري انقلاب اسلامي و با هدف منحرف كردن افكار عمومي از شخص شاه، رژيم پهلوي دست به كار برخي تغييرات در چهره‌هاي اصلي خود شد. ارتشبد نعمت‌الله نصيري از نخستين قربانيان اين سياست بود. وي در اواخر تيرماه 1357 از رياست ساواك بركنار و به عنوان سفير شاه، روانه پاكستان شد. با اين حال، وي در مهرماه همان سال، از سفارت نيز معزول و به تهران احضار شد و در 16 آبان 1357 به دستور شخص شاه دستگير و محترمانه زنداني شد.
با پيروزي انقلاب اسلامي و باز شدن درهاي زندان‌ها، نصيري نيز در صدد فرار برآمد، اما از سوي مردم مورد شناسايي قرار گرفت و از سوي انقلابيون مورد ضرب و شتم قرار گرفت. نصيري توسط يك نفر از افراد حاضر كه دو تن از برادرانش در زندان‌هاي ساواك، با شكنجه به شهادت رسيده بودند، از دست جمعيت خشمگين رها و تحويل دادگاه انقلاب اسلامي شد. نصيري در طول مسير به اين فرد پيشنهاد كرد با دريافت رشوه‌اي يك ميليون دلاري او را آزاد كند.
او سرانجام در دادگاهي به رياست آيت‌الله صادق خلخالي محاكمه شد. دفاعيات او مبني بر همه كاره بودن شاه و بي‌اختياري امثال وي در نظام پهلوي، مورد قبول دادگاه قرار نگرفت و به جرم همكاري صميمانه با شاه و شكنجه و كشتار وسيع انقلابيون، به اعدام محكوم شد. وي با اولين گروه محكومان دادگاه انقلاب، در 27 بهمن 1357 تيرباران گرديد.