È apparso in oltre 30 film tra i quali Warm Springs ("F.D. Roosevelt: un uomo, un presidente"), Mi presenti i tuoi?, Holes – Buchi nel deserto, The Good Girl, Wonderland, Minority Report e Fratello dove sei? Nelson è stato recentemente visto in Syriana, The Amateurs, The Big White, Come Early Morning e Fido.
La zona grigia, scritto e diretto da Nelson e interpretato da Harvey Keitel, Steve Buscemi, Mira Sorvino, David Arquette, Allan Corduner e Natasha Lyonne, ha esordito al Festival Internazionale del Cinema di Toronto del 2001 per poi apparire sugli schermi nell’ottobre del 2002. La zona grigia è la storia drammatica di un gruppo speciale di Ebrei – i Sonderkommandos – costretti ad eliminare i cadaveri usciti dai forni crematori di Birkenau. Girato in Bulgaria, La zona grigia è basato sull’omonimo dramma vincitore di premi. Il National Board of Review (2002) ha conferito a La zona grigia un riconoscimento speciale per avere rispecchiato la libertà di espressione.
Nelson ha anche diretto O, adattamento moderno dell’Otello di Shakespeare, con Martin Sheen, Julia Stiles, Josh Hartnett e Mekhi Phifer. O ha debuttato al Seattle International Film Festival del 2001, dove Nelson ha ricevuto il premio come Migliore Regista.
Nelson ha inoltre scritto e diretto il film Eye of God, con Martha Plimpton, Hal Holbrook e Kevin Anderson, presentato al Sundance Film Festival nel 1997, e, l’anno successivo, in diversi teatri statunitensi. Il film ha ricevuto il premio speciale del Seattle International Film Festival del 1997, nonché il Tokyo Bronze Prize al Tokyo Film Festival.