コピーライターでイギリス人の父と客室乗務員でアメリカ人の母の間に生まれる。脚本家のジョナサン・ノーランは弟。アメリカとイギリス国籍を持ち、幼少期はロンドンとシカゴを行き来して育った。ユニヴァーシティ・カレッジ・ロンドン大学に入学後は視野を広げるため、あえて英文科を専攻し映画ソサエティの部長をも務めた。1998年に映画【フォロウィング】で監督デビューし、2000年にはガイ・ピアース主演の映画【メメント】を手掛け注目される。その後、【バットマン】(2000)に続き【バットマン ビギンズ】(2005)【ダークナイト】(2008)【ダークナイト ライジング】(2012)の監督にも抜擢された。他、 レオナルド・ディカプリオ、渡辺謙、トム・ハーディ、キリアン・マーフィーらが出演した【インセプション】(2010)や、マシュー・マコノヒー、アン・ハサウェイ主演の【インターステラー】(2014)、【ダンケルク】(2017)を手掛け、興行的にも大成功を収めた。2019年には【TENET テネット】を公開する予定だったが新型ウイルスが原因で公開日が延期となり興行的には失敗したが、2020年の全世界興行収入では5位となっている。