Natif d'Edmonton, au Canada, Nathan Fillion se destinait à l'enseignement avant de se produire dans des spectacles de l'
Edmonton Fringe Festival et de participer aux activités de diverses troupes comiques locales, puis de gagner New York et, finalement, Los Angeles.
On l'a vu dans
Il Faut Sauver Le Soldat Ryan (il y est le «faux» Ryan, homonyme du personnage interprété par Matt Damon),
Premiere Sortie de Hugh Wilson,
Dracula 2001 de Patrick Lussier,
Doubting Reilly et le film indépendant
Water'S Edge , qui marque sa première apparition en vedette.
Cité à l'Emmy Award pour sa participation au feuilleton
On Ne Vit Qu'Une Fois, l'ancien héros de la série de Joss Whedon
Firefly a tenu des rôles réguliers dans
Buffy Contre Les Vampires,
Pasadena et
Miss Match.
En 2006, il est à l'affiche avec
Horribilis de James Gunn.
