Né à Tulsa (Oklahoma), Tim Blake Nelson est diplômé de la Brown University et du Juilliard Theater Center.
Le dramaturge, réalisateur et comédien compte parmi ses films
O' Brother des frères Coen,
The Good Girl de Miguel Arteta, avec Jennifer Aniston,
Minority Report de Steven Spielberg,
A Foreign Affair d’Helmut Schleffi, avec David Arquette et Emily Mortimer,
Wonderland de James Cox, avec Val Kilmer, et
The Last Shot de Jeff Nathanson, avec Matthew Broderick, Alec Baldwin et Toni Collette.
Nelson a adapté et réalisé deux de ses pièces :
Eye Of God (le film, interprété par Martha Plimpton, Hal Holbrook et Kevin Anderson reçut le grand prix du Festival de Seattle 1997 et la Médaille de Bronze du Festival de Tokyo) et
The Grey Zone (d’après son drame sur les Sonderkommandos, avec Harvey Keitel, Steve Buscemi, Mira Sorvino et David Arquette). Il a également écrit et réalisé
Othello 2003, une adaptation contemporaine du drame shakespearien, interprétée par Mekhi Phifer, Josh Hartnett et Julia Stiles, qui lui valut le prix du meilleur réalisateur au Festival de Seattle 2001.
Outre les films cités, Nelson a tourné dans
Amateur de Hal Hartley,
La Ligne Rouge de Terrence Malick,
Ma Vie Est Une Comédie de Nora Ephron,
Donnie Brasco de Mike Newell,
My Suicidal Sweetheart de Michael Parness, avec Natasha Lyonne, et
Bereft (présenté au Tribeca Film Festival 2004). La chanson qu'il enregistra pour la BO de
O' Brother lui a valu le Grammy.
Tim Blake Nelson a également signé la pièce
Anna Darko et interprété de nombreux spectacle new-yorkais, dont
Richard III,
La Nuit des Rois,
Troilus et Cressida,
Les Bourgeois Avant-Garde,
Mac Wellman’s Dracula et
Beard of Avon, où il incarnait récemment Shakespeare.
En 2004, l'acteur fait une apparition dans
Scooby-doo 2 : Les Monstres Se Déchaînent,
Wonderland,
Mon Beau-père, Mes Parents Et Moi,
The Last Shot et
The Big White.
2006 et 2007 : il joue au cinéma dans
Syriana de Stephen Gaghan,
Chouette de Wil Shriner,
Fido de Andew Currie - pour lequel il est également assistant réalisateur, il double le film d'animation
Bee Movie - Drôle D'Abeille, et se retrouve au casting de
The Amateurs de Michael Traeger et
The Astronaut Farmer de Michael Polish. En 2008 il est le Professeur Sterns de
L'Incroyable Hulk. Il joue ensuite dans
American Violet. En 2009 il passe à la réalisation pour la première fois avec
Leaves Of Grass.