Actorul a semnat in anii `40 un contract cu MGM si a aparut in citeva filme, printre care "Shadow of the Thin Man" si "A Yank on the Burma Road". Nelson a intrat in armata in al Doilea Razboi Mondial si a jucat apoi in mai multe pelicule, printre care "Undercover Maisie", "Time to Kill" si "Tenth Avenue Angel". In anii `60 si `70 s-a bucurat de succes in teatru si a jucat pe Broadway in "Seascape", "Mary, Mary" si "Catcus Flower". Pentru rolul interpretat in "The Act" din 1978, in care a jucat cu Liza Minnelli, a primit o nominalizare la premiul Tony.

Nelson a mai aparut in filmele "Airport" si "The Shining", dar si in numeroase seriale de televiziune, printre care "Murder She Wrote" ("Verdict: Crima"), "Dallas" si "Magnum PI". In cea mai recenta productie James Bond, "Casino Royale" (2006), rolul agentului 007 este interpretat de David Craig. Marca James Bond este una din cele mai profitabile din istoria filmului. Cele 20 de filme oficiale cu agentul 007 au adus incasari totale de aproape 4 miliarde de dolari, potrivit BBC.