Napoletano di origine, Vincenzo Nemolato ha fatto il suo ingresso nel mondo della recitazione nel 2007, quando lo spettacolo "Ubu sotto tiro" di Marco Martinelli va in scena nel quartiere di Scampia grazie al progetto Arrevuoto. La pièce teatrale vede il coinvolgimento di moltissimi giovani napoletani provenienti dai quartieri più disagiati e tra questi c'è Nemolato, nei panni di Pulcinella. "Ubu sotto tiro" ottiene il plauso della critica e del pubblico, ricevendo il sostegno dell'allora Presidente della Repubblica Giorgio Napolitano e dello scrittore Roberto Saviano, che ne riconoscono il profondo valore sociale.
Subito dopo, Nemolato vince una borsa di studio di due anni e partecipa al progetto di formazione Punta Corsara, ideato sempre da Martinelli - con il sostegno della Fondazione Campania Festival - e volto allo sviluppo di un teatro a Scampia. In questo contesto Nemolato ha la possibilità di studiare come attore, prendendo parte a lezioni e seminari tenuti da professionisti del mestiere italiani e internazionali. Al termine del percorso di formazione, fonda la compagnia teatrale Punta Corsara, che nel 2012 vince un premio Ubu - gli Oscar del teatro italiano - per la Miglior rivelazione under 30. Nel 2017 Nemolato ottiene una seconda candidatura come Miglior attore under 35 e nello stesso anno vince anche il premio Le maschere del teatro italiano come Miglior attore emergente per lo spettacolo di Marco D'Amore "American Buffalo".
La carriera dell'attore napoletano in campo teatrale sarà quindi molto prolifica e gli consentirà di prendere parte anche a importanti progetti per il piccolo e per il grande schermo.

Il teatro
Fin dagli esordi Nemolato intraprende un lungo percorso in ambito teatrale, che lo porterà a lavorare con autori celebri anche in campo cinematografico come Toni Servillo e Silvio Orlando. Dopo "Ubu sotto tiro", nel 2009 è insieme agli altri ragazzi di Punta Corsara in "Fatto di cronaca" di Arturo Cirillo, uno spettacolo basato su un testo del 1922 di Raffaele Viviani. L'anno successivo recita ne "Il signor di Pourceaugnac", farsa minore di Molière portata in scena grazie alla regia di Emanuele Valenti, sempre all'interno del progetto Punta Corsara. Nel 2010 torna inoltre a lavorare con Cirillo ne "L'avaro di Molière" e nel 2011, con la sua compagnia, Nemolato è sul palco per "Il convegno", una pièce dai toni grotteschi che racconta gli stereotipi e i pregiudizi rivolti verso gli abitati delle zone più malfamate di Napoli. Dello stesso anno è anche Il sogno dei mille, basato su un testo che Roberto Cavosi ha tratto liberamente da "I garibaldini" di Alexandre Dumas. Nato in occasione dei 150 anni dell'Unità d'Italia, lo spettacolo chiude il progetto Il Teatro italiano nel Mondo ideato da Maurizio Scaparro, che è anche regista dell'opera. Qui Nemolato ricopre la parte di Angelino, un soldato borbonico che diventa in seguito un convinto garibaldino.
Due anni più tardi è diretto da Toni Servillo nella commedia di Eduardo De Filippo "Le voci di dentro" e nel 2018 recita in "Belve, l'ultimo testo di Armando Pirozzi" con la regia di Massimiliano Civica. Rinnovamento squisitamente drammatico della farsa, l'opera è un omaggio ai grandi maestri della commedia e mette in scena un succedersi di trovate al limite dell'assurdo, in un flusso di gag paradossali. Nel 2019 è infine in "Si nota all'imbrunire (Solitudine da paese spopolato)" insieme a Silvio Orlando, di cui interpreta uno dei figli, intenti a capire come occuparsi del padre, che da tre anni vive in un paese isolato, dove ha deciso di rimanere seduto il più possibile. Lo spettacolo diretto da Lucia Calamaro mette in scena la solitudine sociale e spera di spingere gli spettatori a riavvicinarsi ai propri cari che vivono questa condizione.

Le serie TV
Oltre al teatro, Nemolato ha recitato anche per il piccolo schermo, partecipando a serie TV di successo come Gomorra - La serie (2016) e Tutto chiede salvezza (2022). In Gomorra - La serie ha un piccolo ruolo e compare in quattro episodi della seconda stagione nelle vesti di Angelo Sepino, un disonesto scagnozzo al soldo del camorrista Pietro Savastano, mentre in Tutto chiede salvezza è Madonnina, il misterioso compagno di stanza del protagonista Daniele.
Prima di questi due grandi progetti, Nemolato era apparso anche in un episodio de La nuova squadra (2009) - spin-off con protagonista Marco Giallini della celebre fiction Rai La squadra - e in una puntata della serie comedy di Ivan Cotroneo e Stefano Chiantini Una mamma imperfetta (2013). Nel 2023 Nemolato sarà inoltre nel cast di Supersex, serie Netflix liberamente ispirata alla vita e alla carriera del pornodivo italiano Rocco Siffredi, interpretato da Alessandro Borghi.

I film per la televisione
Sul piccolo schermo Nemolato compare anche all'interno di due lungometraggi, creati per la televisione. Il primo è In arte Nino (2017), dedicato agli anni di formazione e agli esordi dell'attore e regista italiano Nino Manfredi, interpretato da Elio Germano. Il film è stato presentato durante la decima edizione del Roma Fiction Fest ed è diretto dal figlio di Nino ed Erminia Manfredi, Luca Manfredi. Nel film di Lucio Pellegrini Carosello Carosone (2021), dedicato alla vita del musicista Renato Carosone, Nemolato ricopre invece l'iconico ruolo di Gegè Di Giacomo, recitando al fianco della star de L'amica geniale Eduardo Scarpetta.

Il film per il grande schermo
Prima di Una mamma imperfetta, Nemolato aveva già lavorato con Ivano Cotroneo nel film che ha segnato l'esordio dell'attore e del regista sul grande schermo: La kryptonite nella borsa, un lungometraggio basato sull'omonimo romanzo di Cotroneo e presentato in anteprima al Festival Internazionale del Film di Roma del 2011. Quattro anni più tardi Nemolato è anche nel pluripremiato film di Matteo Garrone Il racconto dei racconti, tratto dalla raccolta di fiabe "Lo cunto de li cunti" di Giambattista Basile e vincitore di sette David di Donatello. Co-produzione italiana, francese e inglese, il film riunisce grandi attori italiani e internazionali: oltre ai circensi Alba Rohrwacher e Massimo Ceccherini, spiccano i nomi di professionisti del calibro di Salma Hayek, Vincent Cassel, Toby Jones e John C. Reilly.
Nel 2017 ottiene un piccolo ruolo nel film dei fratelli Taviani con Luca Marinelli Una questione privata e ricopre una parte di maggior rilievo in Lasciati andare di Francesco Amato, dove recita nuovamente al fianco di Marinelli e Toni Servillo, con cui aveva già lavorato in ambito teatrale. Sempre nel 2017 è anche in Vita agli arresti di Aung San Suu Kyi di Marco Martinelli e in seguito si confronta con ruoli più complessi grazie a Martin Eden (2019) e 5 è il numero perfetto (2019), diretto da Igort e basato sul suo omonimo fumetto dei primi anni 2000. Nel 2019 è poi nell'esordio alla regia di Cristiano Anania L'eroe e ottiene il suo primo ruolo da protagonista in Paradise - Una nuova vita, dove recita in dialetto siciliano.
Con il dialetto si cimenta anche ne L'ombra del giorno (2022), film con Riccardo Scamarcio ambientato negli anni Trenta ad Ascoli Piceno e in cui Nemolato veste i panni del cuoco Giovanni, un uomo che parla in dialetto ascolano. Nel 2022 è infine Ulfredo ne Il pataffio: tratto dall'omonimo romanzo di Malerba, il film mette in scena un Medioevo straccione e paesano e ha ottenuto due canditature ai David di Donatello per la Miglior colonna sonora e per la Miglior canzone originale. Nel 2023 è nel film di Alice Rohrwacher in concorso al Festival di Cannes La chimera.