Окончил Казанское реальное училище, миссионерские курсы при Казанской духовной академии по калмыцко-монгольскому отделению.
Был послушником Казанского Спасского монастыря. 17 апреля 1907 года пострижен в монашество, 6 мая 1907 года рукоположен во иеродиакона, 9 мая 1907 года — во иеромонаха.
В мае 1907 года был назначен миссионером на Камчатку. В 1907—1909 годы проповедовал христианство камчадалам в Гижигинском уезде, кроме того, лечил и обучал грамоте местных жителей грамоте, прививал им навыки гигиены. Написал «Молитву на лов рыбы, на освящение рыбы, рыбных снастей и мрежей», утверждённую Святейшим Синодом в 1910. Ранее в этом регионе миссионерской деятельности практически не велось, школ для коренного населения не было, а само это население подвергалось эксплуатации со сторону русских и зарубежных торговцев.
В этой ситуации иеромонах Нестор выдвинул проект создания Камчатского православного братства, которое должно было заняться материальным обеспечением миссионерской и просветительской деятельности в регионе. В начале 1910 года, получив благословение правящего архиерея, владыки Евсевия (Никольского), отправился в Петербург, где его проект был негативно встречен обер-прокурором Святейшего Синода С. М. Лукьяновым. Проявив энергию и инициативу, смог заручиться поддержкой императора Николая II, императрицы Александры Фёдоровны и вдовствующей императрицы Марии Фёдоровны, а также депутатов Государственной думы. В результате Камчатское православное братство под официальным покровительством цесаревича Алексея Николаевича было открыто уже в сентябре 1910 года — с центром во Владивостоке и отделениями в Петербурге, Москве, Киеве и других городах.
В 1910—1917 годы на средства братства на Камчатке были построены десятки учреждений: церкви, часовни, школы, приюты, больницы, лепрозорий и амбулатории. Деревянные здания строились во Владивостоке, а затем в разобранном виде сплавлялись на пароходах на Камчатку, где собирались. На братские средства была организована община сестёр милосердия. В Петропавловске при содействии братства были открыты второклассная учительская школа и высшее начальное училище.
Изучил корякский и, отчасти, тунгусский языки, перевёл на корякский язык Божественную литургию, частично Евангелие, составил словарь и разговорные вопросы и ответы. На тунгусский язык перевёл молитву Господню «Отче наш», заповеди Моисея и заповеди Блаженства. Многие называли его «Апостолом Камчатки». С 1913 года — игумен.
В 1914—1915 годы находился на фронте Первой мировой войны в качестве священника лейб-гвардии Драгунского полка, организовал санитарный отряд «Первая помощь под огнем врага». Руководил отрядом на передовых позициях, сам вместе с отрядом оказывал помощь раненым, выносил их из огня, перевязывал, напутствовал и направлял в госпитали и лазареты. Во время одного из боёв участвовал в наступлении с крестом в руке под сильным огнём противника. Был награждён наперсным крестом на Георгиевской ленте, орденами св. Владимира III степени с мечами, св. Анны II и III степеней с мечами. С 1915 года — архимандрит, был отозван с фронта и продолжил свою миссию на Камчатке.
В августе 1916 года император Николай II был утвердил доклад Святейшего Синода об учреждении кафедры викарного епископа в Камчатской области и назначении архимандрита Нестора епископом Петропавловским, викарием Владивостокской епархии.
16 октября (29 октября) 1916 года архимандрит Нестор был рукоположен во епископа Камчатского и Петропавловского.
В 1917—1918 годах участвовал в работе Поместного собора Русской православной церкви. Во время боёв в Москве между большевиками и юнкерами оказывал помощь раненым на московских улицах. Написал брошюру «Расстрел Московского Кремля», содержавшую описание ущерба, нанесённого Кремлю вооружёнными красногвардейцами во время революционных событий 1917 года.
В ночь на 16 февраля (1 марта) 1918 года отрядом красноармейцев был арестован и заточён в Таганскую тюрьму. 2 марта Поместный собор в своей специальной резолюции выразил «глубочайшее негодование по случаю насилия над Церковью» и потребовал «немедленного освобождения Преосвященного узника». Поместный собор решил оповестить жителей Москвы об аресте владыки. Вечером 2 марта епископ Нестор был переведён из тюрьмы в Новоспасский монастырь под домашний арест. 12 (25) марта владыка был освобождён полностью и принял участие в дальнейшей работе Поместного собора.
В 1918 году покинул Москву, выехал в Петроград, а оттуда в Киев, где передал генералу Ф. А. Келлеру шейную икону Божией Матери «Державную» и просфору от Патриарха Тихона. Летом 1919 года прибыл в Омск, где неоднократно заявлял в интервью сибирским газетам о переданном им Верховному Правителю России адмиралу А. В. Колчаку и православным жителям Сибири «благословение Патриарха Тихона с призывом объединяться против большевиков и копию чудотворного образа Святителя Николая с кремлевских ворот». Активно поддерживал белое движение, выступал с проповедями в православных храмах Омска и других сибирских городов, призывая к «крестовому походу» против большевизма.
В 1920 году эмигрировал в Китай, стал одним из видных деятелей русской эмиграции в Маньчжурии. В Харбине встречал тела алапаевских мучеников, вывозимых из России в Пекин. В 1921 году создал Камчатское подворье в Харбине, где организовал Дом милосердия и трудолюбия. В 1922 году ненадолго вернулся во Владивосток, участвовал в работе Приамурского Земского собора, но вскоре был вновь вынужден эмигрировать.
Основал приюты для детей сирот русской и китайской национальностей, приют для старцев-хроников, слепых и больных калек, приют для юношей-наркоманов, приют глухонемых, дом для душевнобольных, школы, в которых учили различным прикладным искусствам: живописи-иконописи, рукоделия, шитья и кройки, ремесел: столярных, ткацких, сапожной мастерской; бесплатные столовые для бедноты, бесплатную амбулаторию, зубоврачебный кабинет в Доме милосердия.
С 1933 года — архиепископ. Несколько раз совершал паломничества в Святую землю.
Указом Заместителя Патриаршего Местоблюстителя и при нём Патриаршего Священного Синода О Карловацкой группе от 22 июня 1934 года № 50 был, в числе прочих «карловацких» епископов запрещён в священнослужении.
В 1938 году посетил Индию по приглашению главы местной яковитской церкви, насчитывавшей около шестисот тысяч человек и возводившей свою историю к одному из учеников Христа, апостолу Фоме. Вёл переговоры о присоединении этих христиан к Русской православной церкви за границей. Этот проект был согласован, однако не был реализован из-за начавшейся Второй мировой войны. Будучи на Цейлоне, взял под покровительству общину «независимых католиков», отделившихся от Ватикана из-за конфликта с иезуитами и намеревавшихся присоединиться к православию.
В 1945 году приветствовал в Харбине Красную армию. В том же году перешёл в юрисдикцию Московского Патриархата был назначен управляющим вновь в его составе созданной Харбинской епархией. С 1946 года — митрополит Харбинский и Маньчжурский.
В июне 1948 году арестован китайскими властями и отправлен в СССР. Был приговорён к 10 годам лишения свободы по обвинению в активной враждебной деятельности против Советского Союза (одним из пунктов обвинения стало написание брошюры «Расстрел Московского Кремля» за три десятилетия до ареста). В 1948—1956 годах находился в лагере в Мордовии. Освобождён в январе 1956 года.
Из записи беседы председателя Совета по делам Русской православной церкви при Совете Министров СССР Георгия Карпова с Патриархом Алексием I 17 апреля 1956 года видно, что Патриарх имел намерение назначить его на освободившуюся накануне в связи со смертью Одесского архиепископа Никона (Петина) Одесскую кафедру, против чего возражал Карпов, рекомендовавший назначить туда Бориса (Вика).
С 18 июля 1956 года — митрополит Новосибирский и Барнаульский. Выступал против закрытия храмов, несмотря на болезнь, много ездил по епархии, посещая отдалённые приходы. Принимал в епархию бывших узников лагерей, а также монашествующих, тайно постриженных в «катакомбной церкви». 8 сентября 1958 года уволен на покой.
С 9 декабря 1958 года — митрополит Кировоградский и Николаевский. Продолжал проявлять стойкость в отстаивании храмов, защите прав верующих. Переписывался с владыкой Афанасием (Сахаровым), своим другом, вместе с которым находился в мордовских лагерях.