Nimoy huszonévesen kezdte pályafutását, az 1950-es években színészeket tanított Hollywoodban és kisebb szerepeket játszott mozi- és tévéfilmekben. Első főszerepét 1952-ben, a Kid Monk Baroni című filmben játszotta. Még ugyanebben az évben játszott először földönkívülit, egy Narab nevű marslakót a Zombies of the Stratosphere című filmben.
1965-ben kapta meg Spock szerepét, melyet először a The Cage című epizódban játszott. A sorozat nyitóepizódjának szánt epizódot a tévécsatorna elutasította, az ez után leforgatott résszel azonban a sorozat 1966-ban mégis elindult. Nimoy a sorozat 1969-es befejezéséig minden epizódban szerepelt. A sorozat, és különösen Spock jelentős hírnévre és kulturális jelentőségre tett szert, Nimoyt háromszor jelölték érte Emmy-díjra, a TV Guide pedig az 50 legjobb tévés szereplő közé sorolta.[16][17] A sorozat befejezése után Nimoy a Mission: Impossible sorozat két évadában szerepelt, emellett számos filmben és televíziós sorozatban is megjelent, feltűnt dokumentumfilmek narrátoraként, és a színpadra is visszatért. Az 1973–74-ben futott, egy évadot megélt Star Trek-rajzfilmsorozatban a hangját kölcsönözte Spocknak; élőszereplős filmben 1979-ben alakította ismét, a Star Trek világában játszódó első mozifilmben, a Star Trek: Csillagösvényben, amelyet öt további mozifilm követett. A Star Trekhez fűződik mozifilmes rendezői debütálása is, a harmadik filmet ő rendezte, a negyediknek pedig a történetét is ő írta. Négy további, nem Star Trek-film rendezése után visszavonult a rendezői pályától.
A 2000-es évek elejéig főleg televíziós szerepekben és narrátorként jelent meg (1991-ben Spock szerepét is felelevenítette a Star Trek: Az új nemzedék című, új Star Trek-sorozat Unification című dupla epizódjában, 1995-ben pedig a Végtelen határoknak egy epizódjában tűnt fel, amelyet a fia, Adam rendezett). Ezután nagyrészt a fényképezésnek szentelte életét, három fényképalbuma jelent meg. 2009-ben tért vissza a mozivászonra, hogy az újrainduló Star Trek mozifilm-sorozat első, Star Trek című részében az idős Spockot alakítsa; egyben rengeteg javaslattal segítette a fiatal Spockot alakító Zachary Quintót. A film 2013-as folytatása, a Star Trek – Sötétségben volt utolsó filmszerepe.
Spock alakjával pályafutása nagy része alatt azonosították; az 1960-as évek második felében befutott, rövid életű énekesi karrierje is két sci-fi témájú albummal indult. 1975-ben megjelent I Am Not Spock („Nem vagyok Spock”) című önéletrajzát sok rajongó úgy értelmezte, tiltakozik a beskatulyázás ellen és nem akarja, hogy továbbra is Spockkal azonosítsák. Maga Nimoy azt mondta, csak tisztázni akarta a különbségeket saját maga és Spock között, de mindig élvezte a szerepet. A félreértések tisztázására írta meg húsz évvel később I Am Spock („Spock vagyok”, 1995) című életrajzát.[18][19] Nimoy 1985-ben csillagot kapott a Hollywood Walk of Fame-en.[20]
Pályájának kezdete
Nimoy Bostonban született ukrán származású zsidó szülők gyermekeként. Nyolcéves kora óta játszott színdarabokban, filmszerepben húszéves korában, 1951-ben tűnt fel először, a Queen for a Day című filmben. 1952-ben kapta első főszerepét, a Kid Monk Baroniban.
Star Trek: a világhír
1964-ben kapta meg a félig ember, félig vulcaniCsillagflotta-tiszt, Mr. Spock szerepét a Star Trekben. A sorozat 1966 és 1969 között futott, ezalatt Nimoyt háromszor jelölték Emmy-díjra.
Egy különleges jelenségekkel foglalkozó műsor házigazdája és narrátora is volt (In Search Of…). Lemezei is jelentek meg, melyeken Star Trekkel kapcsolatos dalokat és népszerű dalok feldolgozásait énekelte.
Számos sikere ellenére az emberek még mindig legsikeresebb szerepével azonosították, amivel ő egyre kevésbé volt kibékülve. 1977-ben megjelent önéletrajzi írása, az I Am Not Spock (Nem vagyok Spock), amit rajongói értetlenül fogadtak. Ezzel némileg ellentétben állt, hogy ekkor már készülődött a szerep felújítására egy tervezett új Star Trek-sorozatban, melyet végül is nem forgattak le, helyette a Star Trek megjelent a mozivásznon. 1979-ben, a Csillagösvény (Star Trek: The Motion Picture) című filmben Spock, miután megpróbál szakítani csillagflottás múltjával, végül visszatér az Enterprise fedélzetére. 1982-ben, mintegy kísérletképpen arra, hogy végleg leszámoljon a szereppel, Spock a Star Trek II: Khan haragja című filmben hősi halált hal. Nimoy később megbánta a döntést, és a Star Trek III: Spock nyomában című filmben Spock feltámad. Ez az első mozifilm, amelyet Nimoy rendezett. A következő Star Trek filmet szintén ő rendezte, aztán átengedte a helyet William Shatnernek.
1982-ben Emmy-díjat kapott egy Golda Meirről szóló filmben, mint legjobb mellékszereplő, 1987-ben pedig ő rendezte a Három férfi és egy bébi című filmet (a hasonló című francia vígjáték amerikai feldolgozását). Ezt leszámítva a nyolcvanas évek is a Star Trek jegyében teltek, Nimoy szerepelt mind a hat filmben, mely az első Enterprise űrhajó legénységéről szólt (a hetedikre is felkérték, de visszautasította, mivel ebben már nem fontos szerepet játszott volna, jóformán csak a nevét használták volna reklámként). Emellett a Star Trek: Az új nemzedék két epizódjában is vendégszerepelt.
1991-ben készült el a Soha ne felejts (Never Forget) című filmje, amelyben egy magyarországi (munkácsi) származású zsidó férfit alakít, aki túlélte a koncentrációs tábort és Amerikában harcolni kényszerült a törvény előtt a holokauszt-tagadókkal. A film megtörtént eseményt dolgoz fel.
1995-ben megjelent második önéletrajza, az I Am Spock (Én vagyok Spock), melyben megbékél azzal, hogy Spockkal azonosítják, és rájön, mennyire az élete részévé vált a szerep.
Nimoy aktív szerepet vállal a zsidó közösség életében, a reformjudaizmus híve. Kétszer nősült, első felesége Sandi Zober színésznő (1954-től 1987-es válásukig), a második pedig Susan Bay (1988-tól). Első házasságából két gyermeke született, Julie és Adam, aki filmrendezőként apja nyomdokaiba lépett.
2002 szeptemberében Nimoy bejelentette, hogy visszavonul a filmiparból.
2009-ben újra visszatért a vászonra: ő játszotta az idős Spockot a Star Trek XI. filmben és néhány epizódot vállalt A rejtély (Fringe) című sorozatban is.
2013-ban még elvállalja Spock (idős) szerepét a Star Trek Sötétségben.
(Szinkronszínészi) szerepet vállalt az 1986-os egész estés animációs Transformers-rajzfilmben, valamint a 2011-es Transformers 3.-ban, utóbbiban (Sean Connery-val együtt) Sentinel fővezér megformálásában vett részt.
Halála
2015. február 27-én hunyt el hosszú betegség után. Krónikus obstruktív légúti betegségben szenvedett, amit saját bevallása szerint korábbi dohányzása okozott.[21] Utolsó twitter üzenete a rajongóknak következő volt: "A life is like a garden. Perfect moments can be had, but not preserved, except in memory. LLAP — Leonard Nimoy (@TheRealNimoy) February 23, 2015" – "Az élet olyan, mint egy kert. Lehetnek tökéletes pillanatai, de nem maradnak meg, kivéve az emlékezetben. (LLAP) Hosszú és eredményes életet."[22]
Nimoy ötletein alapul a Star Trek-beli vulcani nép két jellegzetessége, a köszönés („Hosszú és eredményes életet”) és az ezt kísérő kézjel (ami először az eredeti sorozat második évadjának nyitóepizódjában látható, és egy áldáshoz használt kéztartáson alapul, amit Nimoy gyermekként látott a zsinagógában), valamint a vulcani idegfogás (amellyel az ellenfél elkábítható; Nimoy úgy érezte, a szereplőhöz nem illik az erőszak, és egy olyan jelenethez találta ki az idegfogást, melyben eredetileg karateütéssel kellett volna legyőznie ellenfelét).
„Mr. Spock” Nimoy és „Kirk kapitány” Shatner kapcsolata katasztrofálisan rossz volt az eredeti sorozat forgatása alatt, állandó veszekedésük megmérgezte a légkört a forgatáson. A mozifilmek idejére viszont kibékültek. Shatner ugyanúgy utálta, hogy a rajongói azonosítják a csillaghajós szerepével, mint Nimoy.
Fia, Adam rendezte a Végtelen határok-nak azt a részét, amelyben Nimoy szerepel.
Nimoy kiváló fotóművész volt, több kiállítást is rendezett képeiből. 2002-ben jelent meg Shekhina című albuma, amely a zsidó hagyománnyal, misztikával kapcsolatos művészi fotóinak gyűjteménye. Emellett több verseskötete is megjelent.
1966-ban a Star Trek első évadjáért epizódonként 1250 dollár volt a fizetése.