Отто Нагель родился 27 сентября 1894 г. в берлинском районе Веддинг, в семье столяра, участника социал-демократического движения. В дальнейшем Отто всю жизнь придерживался левых политических взглядов. По окончании «народной» школы поступил в школу мозаичного и витражного искусства, но можно сказать, что живописи он обучался самостоятельно.
Во время Первой мировой войны Нагель попал в лагерь для штрафников за уклонение от военной службы. В 1919 г. он написал свою первую картину маслом — под влиянием творчества Августа Маке. В этот же период Нагель становится членом Коммунистической партии Германии. В 1922 г. он совместно с Эрвином Пискатором организует Общество помощи художникам.
В 1933 г. Нагеля избрали председателем Общегерманского союза художников, однако почти сразу же эта организация была упразднена пришедшими к власти нацистами.
После Второй мировой войны Нагель жил сначала под Потсдамом, затем, с 1950 г., — в Восточном Берлине.
В 1950 г. Нагелю была присуждена Национальная премия ГДР. В том же году он участвует в создании Германской академии искусств в Берлине. С 1956 по 1962 г. он занимал пост президента академии.
Художник скончался 12 июля 1967 г. в берлинском районе Бисдорф.