Nesterov var fødd i Ufa, han voks opp i ein kjøpmannsfamilie der i byen. Allereie under ei vitjing på gymnaset i Ufa tok han til å måle. Etter å ha avslutta gymnaset i 1874 reiste han til Moskva for å ta til ved ein allmennfagleg høgskule.
Frå 1889 deltok Nesterov i aktivitetane til Peredvizjnikij, medlem av denne rørsla vart han i 1896. I sine tidlege år som kunstnar vart han av alle oppfatta som landskapsmålar.
Religiøs symbolist og portrettmålar
Med åra tiltok mengda av religiøse motiv i Nesterovs verk, noko som førte til at han kom i konflikt med Peredvizjnikij. Måleriet Den unge Bartolomeus sitt syn frå 1890 vert rekna for å ha innleia symbolismen i russisk målarkunst. Biletet skildrar omvendinga av den russiske mellomalder-helgenen Sergej Radonezjskij.
I tidsrommet mellom 1890 og 1910 levde og arbeidde Nesterov for det meste i Kiev eller i St. Petersburg. Desse åra skapte han og arbeidde han etter tur med freskomåleria i Volodymyrskatedralen i Kiev og med mosaikken i Oppstodekyrkja i St. Petersburg. Seinare var han oppteken med ikonmåling. Han busette seg då i Moskva.
Etter oktoberrevolusjonen, som han som ortodoks kristen var motstandar av, måla Nesterov hovudsakleg portrett. Han portretterte ei heil rekke av personlegdomar innan kultur og vitskap.
Nesterov døydde i 1942 i Moskva. Størstedelen av verka hans er i dag i Det russiske museet, samt i Tretjakovgalleriet. Nokre måleri er i privat eige.
Eit utval verk
Einebuaren (Пустынник) (1889)
Den unge Bartolomeus sitt syn (Видение отроку Варфоломею) (1890)
Kristi brud (1897)
Portrett av E. P. Nesterova (Е. П. Нестерова) (1905)