È un attore, sceneggiatore, regista e produttore. Recentemente, il pubblico televisivo lo ha visto in un arco di tre episodi nella serie della CBS CSI: NY, in cui interpretava un potente magnate dell'editoria.
Nel 2004, gli spettatori hanno potuto ammirare Nelson in un ruolo insolito. Infatti, ha prestato la sua voce a Bob Paar, meglio noto come Mr. Incredible, nella pellicola vincitrice dell'Oscar Gli incredibili (The Incredibles), un grande successo anche in DVD.
Nelson ha interpretato Jack Mannion in The District della CBS-TV, un telefilm drammatico ispirato alla vita del poliziotto Jack Maple. The District è stato trasmesso per quattro stagioni, dal 2000 al 2004. Nelson è anche stato coproduttore esecutivo e ha diretto alcuni episodi.

Nel 1997, ha completato l'ottava e ultima stagione di Coach, interpretando Hayden Fox. Ha diretto numerosi episodi e ha ricevuto tre candidature agli Emmy, nel 1990, 1991 e 1992 come miglior attore protagonista in una serie comica, vincendo per la stagione 1991-1992. E' anche stato celebrato dalla Hollywood Foreign Press Association con quattro nomination ai Golden Globe.
Dopo aver terminato l'impegno con il fortunato telefilm Coach, Nelson ha avuto la possibilità di cambiare genere, esordendo nella primavera del 1998 a Broadway nei panni di Nat Miller nel testo di Eugene O'Neill Fermenti (Ah, Wilderness!) al Vivian Beaumont Theater/Lincoln Center. La rappresentazione ha ottenuto recensioni entusiastiche.
Nelson è nato a Spokane, Washington, ha frequentato la University of Arizona e ha studiato all'Oxford Theater di Los Angeles. Oltre ad essere un bravo attore, Nelson è anche uno sceneggiatore stimato, che ha ottenuto un Emmy Award per lo spettacolo scritto e anche recitato da lui: Lohman and Barkley Show. Tra i suoi lavori in questo ambito, figurano The Alan King Special e The Tim Conway Show.
Nelson ha partecipato a My Name Is Earl (quattro episodi), The Mary Tyler Moore Show e Soldato Benjamin (Private Benjamin), mentre è stato protagonista dell'acclamato telefilm della ABC- TV Call to Glory, di cui ha anche diretto la puntata finale. Tra i film per il piccolo schermo che lo hanno visto coinvolto, ricordiamo il premiato prodotto della Showtime Dirty Pictures, Take Me Home Again, assieme a Kirk Douglas, Rage, Toast of Manhattan, Alex: The Life of a Child, The Switch della CBS, The Fire Next Time e The Josephine Baker Story. Tra le miniserie, figurano To Serve and Protect e Creatura (Creature). Assieme a Paula Zahn ha presentato lo speciale The Ultimate Driving Challenge.
Nelson ha formato la Family Tree Productions per sviluppare e produrre progetti per il cinema e la televisione. La sua società, in associazione con la Hearst Entertainment, ha prodotto e sceneggiato Ride with the Wind, un film per la ABC che parla di un ragazzo, delle sue speranze e scoperte.
Nella sua filmografia, troviamo Blades of Glory assieme a Will Ferrell; La neve nel cuore (The Family Stone) con Sarah Jessica Parker e Diane Keaton; The skulls - I teschi (The Skulls); All Over Again; L'avvocato del diavolo (Devil's Advocate), dove lavorava con Al Pacino e Keanu Reeves; L'agguato - Ghosts from the past (Ghosts of Mississippi) al fianco di Whoopi Goldberg, per la regia di Rob Reiner; I'm Not Rappaport, assieme a Walter Matthau e Ossie Davis; Poltergeist: demoniache presenze (Poltergeist I) e Poltergeist II: l'altra dimensione (Poltergeist II - The Other Side, a cui ha contribuito alla sceneggiatura); Action Jackson; Urla del silenzio (The Killing Fields); Silkwood; e Osterman Weekend (The Osterman Weekend).