לאחר קום המדינה נבחר לכנסת הראשונה מטעם מפ"ם, והוסיף לכהן בכנסות השלישית, הרביעית והחמישית מטעם אחדות העבודה - פועלי ציון. ניר היה זקן חברי הכנסת הרביעית והחמישית (וגם השלישית, אך נכנס לכנסת רק במהלך כהונתה ולא עם השבעתה). במשך כל שנות כהונתו בכנסת כיהן כסגן יושב ראש הכנסת ואף כיושב ראש של ועדות בכנסת. כיהן כיו"ר ועדת חוקה חוק ומשפט, ופעל לחקיקת חוקה לישראל[1]. ביולי 1956 הציג בפני הכנסת השלישית את חוק היסוד הראשון שחוקק (חוק יסוד: הכנסת). במהלך נאומו העריך ניר-רפאלקס כי קיימים סיכויים רבים לכך "שבעוד חמישים וארבע שנים בערך, תהיה לנו חוקת מדינה"[2]. הערכה זו, שהתייחסה לשנת 2010 (שהייתה, ועברה, וחוקה אין לישראל), התגלתה עם השנים כאופטימית מדי, וח"כ חנן רובין ממפ"ם הסב את תשומת לבו של ניר-רפאלקס לכך עוד במהלך נאומו.
לאחר פטירתו של יוסף שפרינצק בראשית 1959 נבחר ליושב ראש הכנסת[3], וכיהן בתפקיד פחות משנה, עד הבחירות לכנסת הרביעית. ניר היה ליושב ראש הכנסת הראשון שלא נמנה עם מפלגת השלטון. לאחר פטירתו של יוסף שפרינצק ב-1959 הוקמה ביוזמתם של מנחם בגין ויוחנן בדרקואליציהאד הוק, שהורכבה ממפלגות הקואליציה (אחדות העבודה - פועלי ציון, מפ"ם והמפד"ל) והאופוזיציה (חרות, הציונים הכלליים ומק"י). קואליציה זו, שכונתה "קואליציית ניר", הוקמה אך ורק לצורך בחירתו של נחום ניר ליושב ראש הכנסת, בניגוד לעמדתה של מפא"י, שהייתה אז מפלגת השלטון, ומועמדה לתפקיד יושב ראש הכנסת היה חבר הכנסת ברל לוקר. בניר תמכו 52 מחברי הכנסת, בעוד 41 תמכו בלוקר. 7 מחברי הכנסת נמנעו, בהם חברי המפלגה הפרוגרסיבית, שהביעו בכך את מחאתם על הקרב הפוליטי שליווה את הליך הבחירה.
במהלך כהונתו הקצרה כיושב ראש הכנסת כיהן כממלא מקום נשיא המדינה בעת ביקורו הממלכתי של הנשיא בן צבי בבורמה באוקטובר 1959.
ניר-רפאלקס דגל בהשקפה כי ישראל צריכה להפוך למדינה יהודית-סוציאליסטית נטולת קנייןפרטי. בנאום שנשא בכנסת בשנת 1960 פרש את משנתו הסוציאליסטית:
אומרים שאדם לא הגון הוא מי שבילדותו לא היה סוציאליסט, וכי טיפש הוא מי שבזקנתו נשאר סוציאליסט[4]. אינני מקבל זאת; אתם יודעים שאינני צעיר כל כך ונשארתי סוציאליסט. הסוציאליזם שלי מתבטא בדבר אחד: הייתי רוצה שיוגשם מה שחלמתי לפני חמישים שנה – שתהיה מדינה יהודית סוציאליסטית, מדינה שלא יהיה בה ניצול של איש אחד על ידי זולתו, שלא יהיה בה קנין פרטי [...].
^ניר-רפאלקס התכוון לאמרה שמיוחסת למדינאי הצרפתי ז'ורז' קלמנסו בתגובה להחלטת בנו בן ה-20 להצטרף לשורות המפלגה הקומוניסטית בצרפת. התרגום המדויק של דברי קלמנסו הוא "אם אינך סוציאליסט עד גיל עשרים, אז אין לך לב. אם אתה סוציאליסט אחרי גיל שלושים אז אין לך ראש"
