נימיץ נולד לצ'סטר ברנרד ואנה נימיץ בפרדריקסבורג, טקסס. אביו של נימיץ נפטר שישה חודשים לפני הולדתו ונימיץ הצעיר חונך בעיקר בידי סבו מצד אביו, צ'ארלס הנרי נימיץ. צ'ארלס הנרי נימיץ היגר לארצות הברית מהקונפדרציה הגרמנית בשנות ה-40 של המאה ה-19 ושירת כמפקד בצבא הקונפדרציה במהלך מלחמת האזרחים האמריקנית. נוסף על כך היה צ'ארלס בבעלות על בית מלון מקומי בפרדריקסברג. צ'ארלס נימיץ עסק בספנות בימיו בגרמניה והעניק לנכדו את ידיעתו המוקדמת אודות הצי. צ'סטר נימיץ הצעיר עם זאת לא תכנן בצעירותו קריירה ימית ובמקום זאת ניסה להירשם לאקדמיה הצבאית של ארצות הברית (וסט-פוינט). מכיוון שלא היה עוד מקום בווסט-פוינט עבור מחוזו באותה השנה, נימיץ הצעיר נשלח לאקדמיית הצי מטעם מחוזו בשנת 1901 וסיים את האקדמיה בהצטיינות בינואר 1905 (סיים מקום שביעי בכיתתו).
קריירה מוקדמת
נימיץ היה בן לדור הקצינים הראשון שפיקדו של צוללות אך נוסף על כך היה בעל ניסיון הנדסי גם כן. בשנת 1912 הוטלה עליו האחריות לפקח על בניית מנוע דיזל עבור אוניית מסע הדלקים USS Maumee (אנ'). האונייה הייתה הראשונה מסוגה שאפשרה תדלוק של אוניות בלי הסדרתם בנמלים. היה זה באותו הזמן שהקמיצה בידו השמאלית של נימיץ נקטעה בין גלגלי שיניים. הדבר היחיד שהציל את שאר ידו השמאלית של נימיץ הייתה טבעת שענד אשר עצרה את תנועת גלגלי השיניים מספיק זמן בשביל שיוציא את ידו מטווח הגלגלים. לאחר שטופל והחלים בבית חולים שב נימיץ להציג את תהליך הפעולה של מנוע הדיזל באונייה. בעשורים שלאחר מלחמת העולם הראשונה המשיך נימיץ לעלות בדרגות בקריירה מוצלחת אם כי לא יוצאת דופן. הוא התקדם במהירות בשורות הצי, ופיקד על צי הצוללות האטלנטי.
בשנת 1938 הועלה לדרגת אדמירל משנה ומונה למפקד הכללי של לשכת הניווט. במסגרת התפקיד היה נימיץ מעורב בהמלצות על מינויים צבאיים עבור נשיא ארצות הברית, פרנקלין דלאנו רוזוולט. במסגרת התפקיד השיג נימיץ את אמונו של רוזוולט כיועץ שהמליץ לנשיא על מה שהיה צריך לדעת ולא על מה שרצה לדעת.
עשרה ימים לאחר המתקפה על פרל הארבור, ב-17 בדצמבר1941, נימיץ מונה למפקד בפועל של צי האוקיינוס השקט של ארצות הברית, בדרגת אדמירל. על קודמו בתפקיד, האסבנד א. קימל, הוטל חלק נרחב מהאשמה על מצבו הרעוע של הצי שלא היה מוכן כלל למתקפה אפשרית מצד הצי הקיסרי היפני. מוקדם יותר באותה השנה הציע רוזוולט את התפקיד לנימיץ אך זה סירב בטענה שהיו קצינים ותיקים ומיומנים יותר ממנו בצי. לאחר המתקפה על פרל הארבור רוזוולט מינה את נימיץ לתפקיד ולא אפשר לו להחליט בדבר. שמונה אוניות מלחמה המלחמה של צי האוקיינוס השקט האמריקאי הוטבעו או נפגמו. לעומתן נותרו שלוש נושאות מטוסים תקינות לגמרי. נימיץ החליט להפוך את נושאות המטוסים לגוף המרכזי של צי האוקיינוס השקט במקום אוניות המלחמה. לאחר המתקפה על פרל הארבור החל מסע כיבוש של יפן ברחבי מושבות בריטיות, הולנדיות ואמריקאיות (כולל כיבוש הפיליפינים מידי ארצות הברית).
קבינט המלחמה בראשות הנשיא רוזוולט קבע שמרב הפעילות הצבאית של ארצות הברית יתמקד על המערכה נגד גרמניה הנאצית ואיטליה הפאשיסטית במסגרת חלוקת ההתרכזות הצבאית למערכות של מלחמת העולם השנייה. משמעות הדבר הייתה שצי האוקיינוס השקט קיבל תמיכה מוגבלת לאורך רוב המלחמה. למרות מצבם העגום של כוחותיו הוא הצליח לארגנם במהירות ולעצור את ההתקדמות של האימפריה היפנית. תחילה היה על נימיץ להשתמש באסטרטגיה הגנתית עקב מצב האספקה. אחת מפעולותיו הראשונות בפיקוד הייתה להורות על הפשיטה של דוליטל; פשיטה אווירית על טוקיו, בירת יפן, שהייתה בעיקרה בעלת משמעות סמלית. הפשיטה נועדה להחליש את הביטחון בהנהגה הצבאית והמדינית היפנית ובעיקר לחזק את המורל האמריקאי האזרחי מבית.
בתגובה החלה מתקפה יפנית לעבר העיר פורט מורסבי בפפואה גינאה החדשה, שדרכה היה יכול חיל האוויר היפני לבצע הפצצות מעל שמי אוסטרליה וניו זילנד. נימיץ הורה על שליחת שתי נושאות מטוסים, יורקטאון ולקסינגטון, למנוע את הכיבוש היפני של העיר. כוחות יפנים ואמריקאים נפגשו זה מול זה במהלך קרב ים האלמוגים (מאי 1942) אשר רובו התנהל בידי מטוסי קרב. הכוחות האמריקאים הצליחו להניע את היפנים מהעיר ומנעו את כיבושה אך עשו זאת במחיר כבד; לקסינגטון הוטבעה ויורקטאון נפגמה בצורה קשה. האדמירל היפני, איסורוקו יממוטו, הסיק ממהלך האירועים שבשביל לנצח בזירת האוקיינוס השקט היה על יפן לשתק לחלוטין את נושאות המטוסים האמריקאיות. הנהגת הצי היפני קידמה אסטרטגיה לכיבוש האי אטול מידוויי, טריטוריה אמריקאית ממערב להוואי בעלת חשיבות אסטרטגית מרכזית למהלך המלחמה.
המודיעין האמריקאי פיצח את התוכניות היפניות ונימיץ הורה על העברת שלוש נושאות המטוסים הפעילות מפרל הארבור לעבר אטול מידווי כדי להפתיע את הכוחות היפניים. נימיץ הורה לקדם את תיקונה של יורקטאון לקראת הקרב. לפיקוד על נושאות המטוסים הטיל נימיץ את התפקיד על האדמירל ריימונד ספרואנס. נימיץ מינה את ספרואנס לתפקיד לאחר שהאדמירל ויליאם הולסי אושפז עקב שלבקת חוגרת. נימיץ הימר על הקרב במידווי שכן ללא נושאות המטוסים לא הייתה כל הגנה ימית משמעותית מצד ארצות הברית על הוואי והחוף המערבי של ארצות הברית. קרב מידוויי בתחילת יוני 1942 התקיים בין ארבע נושאות מטוסים יפניות ושלוש אמריקאיות. בסופו של הקרב התקיים ניצחון אמריקאי מוחץ כאשר כל ארבע נושאות המטוסים היפניות הוטבעו ומהצד האמריקאי רק יורקטאון הוטבעה. לאחר הקרב רוב יכולתו של הצי היפני לתקוף את הוואי פעם נוספת נוטרל, ונימיץ החל לקדם אסטרטגיה התקפית נגד יפן.
לאחר שהתגלה שכוחות יפנים מתכננים בנייה של בסיס אווירי בגוודלקנל, איי שלמה, נקבע בידי בעלות הברית כי יש למנוע מהקמת הבסיס שעלול היה לאיים על שחרור פפואה גינאה החדשה מידי הכיבוש היפני. ב-7 באוגוסט 1942 נחתה דיוויזיית הנחתים הראשונה, לצד כוחות חי"ר, על האי גוודלקנל כדי לשחררו מהכיבוש היפני. הפשיטה האמריקאית הפתיעה את המוצב היפני המקומי אשר נסג מהאי ואפשר לכוחות האמריקאים להשתלט על הבסיס האווירי הלא גמור. כוחות יפנים החלו במתקפת נגד והמהלך הקרב על שדה הנדרסון הצליחו האמריקאים להחזיק בבסיס האווירי. המערכה באיי שלמה הפכה ללוחמת שחיקה ארוכה שבסופה נסוגו הכוחות היפנים הנותרים מהאי גוודלקנל בפברואר 1943. נימיץ קידם אסטרטגיה של כיבוש אי אחר אי מידי יפן עד ההגעה לאיי הבית היפנים (קיושו, שיקוקו, הונשו והוקאידו). תוכנן כי איים תחת הגנה צבאית יפנית כבדה יבודדו ולא יכבשו במתקפה ישירה שתגרום למרחץ דמים.
האסטרטגיה הזאת פגשה בהתנגדות מצידו של הגנרל דאגלס מקארתור שתמך במתקפה ישירה על הכוחות היפנים ותנועה דרך אוסטרליה לפפואה גינאה החדשה, לפיליפינים ולבסוף ליפן. הנשיא רוזוולט קידם פשרה בין שני הקצינים הבכירים בכך שפיצל את הכוחות האמריקאים במערכת האוקיינוס השקט בין מקארתור לבין נימיץ. הפשרה מנעה יריבות אפשרית בין הצי האמריקאי והצבא האמריקאי באמצע המלחמה. לאורך רוב שנת 1943 התרכז נימיץ בהכנת האספקה הנדרשת לקראת מערכת כיבוש האיים הארוכה ולא יצא למתקפות מרכזיות. הפיקוד על המערכה באיי שלמה הוטל על מקארתור. נימיץ נחל ניצחון שונה בשנת 1943 כאשר המודיעין האמריקאי פיצח את תנועתו של האדמירל יממוטו והתנקש בחייו במבצע נקם.
לקראת סוף 1943 היה הצי בפיקודו של נימיץ מוכן והחל במערכה באיי גילברט ומרשל. נלקחו ארבעה ימי קרבות לכיבוש האיים של טאראווה ואטול מקין שבמהלכם נפלו 7,000 איש משני הצדדים הלוחמים. הכוחות האמריקאים שהשתלטו על האיים השתמשו בהם כבסיס לקראת כיבוש איי מרשל בשנת 1944. בהמשך קידם נימיץ את הפלישה על איי מריאנה ופלאו. האיים היו בעלי חשיבות אסטרטגית למערכה הכוללת שכן מהם מפציצים אמריקאים היו בטווח הנדרש כדי להגיע לעבר הארכיפלג היפני. ביוני 1944 החלה המערכה על איי מריאנה ופלאו עם הקרב על סאיפאן. הצי היפני איגד את כל נושאות המטוסים הזמינות כדי לבלום את ההתקדמות האמריקאית. הכוחות נפגשו במהלך קרב ים הפיליפינים המכריע שהסתיים בהפסד חריף לכוחות היפניים. שלוש נושאות מטוסים יפניות הוטבעו לצד 550 מטוסי קרב יפנים במהלך הקרב. ההפסד היפני בקרב החליש את השליטה הימית של הצי היפני ותרם לפלישה של כוחות מקארתור אל הפיליפינים זמן קצר מאוחר יותר.
לקראת קרב לייטה שבמסגרתו כוחותיו של מקארתור השיגו דריסת רגל בפיליפינים, היה על נימיץ לוודא את הביטחון של הכוחות האמריקאים בלייטה מפני הצי היפני. מכיוון שלצי היפני נותר רק מספר דל של נושאות מטוסים, היו אלו אוניות מלחמה שהיוו את הכוח המרכזי שנשלח למניעת ההשתלטות האמריקאית על לייטה. נימיץ פיקד על מהלך הקרב המכריע במפרץ לייטה (24-26 באוקטובר 1944). הקרב הוביל לאובדן 10,000 חיילים יפנים והיווה הפסד כבד עבור הצי היפני שאיבד 26 אוניות במהלכו. במהלך הקרב נפלה נושאת המטוסים היפנית האחרונה שהייתה מעורבת במתקפה על פרל הארבור. כמו כן, היה זה הקרב הראשון שבמהלכו הוצאו לפועל התאבדויות טייסים מכוונות לתוך אוניות אמריקאיות; "קמיקזה".
בדצמבר הוענקה לנימיץ דרגת אדמירל צי שכללה חמישה כוכבים ונוצרה במיוחד עבור ארבעה קצינים בצי (נימיץ ביניהם) בידי הקונגרס של ארצות הברית. למשך זמן קצר נשקל לתת לו את דרגת אדמירל הצי (המקבילה לדרגת גנרל הצבאות), אולם ההצעה בוטלה על ידי מחלקת הצי של ארצות הברית לפני סיום המלחמה, ולא הועלתה מאז פעם נוספת. נימיץ הביא לשיא את האסטרטגיה שלו בפלישה אמפיבית מוצלחת באיוו-ג'ימה ואוקינאווה. כיבוש איוו-ג'ימה בן חמשת השבועות עלה בחייהם של 26,000 יפנים ו-18,000 אמריקאים. כל עוד הכוחות האמריקאים התקדמו לעבר יפן עצמה, כך ההגנה של הכוחות היפנים הפכה לחזקה יותר וכמות האבדות הכוללת עלתה עם הזמן. הקרב על אוקינאווה היה בהמשך אלים עוד יותר מקודמו באיוו-ג'ימה. האי אוקינאווה תוכנן לשימוש עבור הפלישה המתוכננת ליפן עצמה (מבצע נפילה). נימיץ חשש מאבדות קשות בקרב אך לא ציפה לכך שהקרב עצמו יימשך עשרה שבועות מאפריל עד יוני 1945. הקרב עלה בחייהם של לערך 100,000 איש, רבים מהם אזרחים יפנים שנאבקו לצד הצבא היפני בשביל לא להיכנע לכוחות האמריקאים. למעשה, ההתערבות האזרחית במלחמה נתמכה בידי תעמולה ממשלתית יפנית.
במהלך משפטי נירנברג הוא שלח תצהיר שתמך בקרל דניץ, תוך שהוא מציין שגם כוחות ארצות הברית ניהלו מלחמת צוללות בלתי מוגבלת כטקטיקה במלחמתה נגד האימפריה היפנית באוקיינוס השקט, ושצוללות אמריקניות לא הצילו ניצולים מספינות שהוטבעו על ידיהן במקרה בו היו בסכנה.
לאחר המלחמה
בדצמבר 1945 החליף נימיץ את ארנסט קינג בתפקיד ראש המבצעים הימיים. בתפקיד זה היה נימיץ אחראי על הורדת התקציב הימי לאחר עלייתו הקיצונית לצורכי המלחמה. כמו כן, נימיץ תמך בתוכניתו של היימן ריקובר לבנות את נאוטילוס, הצוללת גרעינית הראשונה בהיסטוריה. מאוחר יותר נימיץ פרש מהשירות הצבאי הפעיל בשנת 1947, ועבר להתגורר באזור סן פרנסיסקו. שם עבד כעוזר מיוחד למזכירות הצי וטרח רבות לשיקום היחסים בין ארצות הברית ליפן. בין היתר פעל לגיוס תרומות לשיקומה של אוניית המערכה מיקאסה, אוניית הדגל של האדמירל היהאצ'ירו טוגו בקרב צושימה (1905).