Las fotografías de la Guerra de Vietnam y el movimiento de Derechos Civiles estadounidense lo inspiraron para convertirse en fotógrafo. Mientras se enseñaba a sí mismo la fotografía, trabajó como conductor de camiones y como aprendiz de editor de películas de noticias.
En 1980, después de trabajar durante varios años como fotógrafo de periódicos en Nuevo México, se mudó a Nueva York para comenzar una carrera como fotógrafo independiente de revistas. Su primera misión en el extranjero fue cubrir la lucha civil en Irlanda del Norte en 1981 durante la huelga de hambre del IRA. Desde entonces, Nachtwey se ha dedicado a documentar guerras, conflictos y problemas sociales críticos, fotografiando a personas comunes y corrientes en la causa de la historia. Ha trabajado en extensos ensayos fotográficos en El Salvador, Nicaragua, Guatemala, Líbano, Cisjordania y Gaza, Israel, Indonesia, Tailandia, India, Sri Lanka, Afganistán, Filipinas, Corea del Sur, Somalia, Sudán, Ruanda, Sudáfrica, Rusia, Bosnia, Chechenia, Kosovo, Rumania, Brasil y Estados Unidos.
James Nachtwey ha sido fotógrafo contratado con la revista Time desde 1984. Estuvo asociado con Black Star desde 1980 hasta 1985 y fue miembro de Magnum entre 1986 y 2001. En 2001, se convirtió en uno de los miembros fundadores de la agencia de fotografía VII. Recibió numerosos premios, incluidos dos premios World Press Photo of the Year, cinco Medallas de Oro Robert Capa, el Premio ICP Infinity y la Beca W. Eugene Smith en Fotografía Humanística. Es miembro de la Royal Photographic Society y tiene un Doctorado Honorario en Bellas Artes del Massachusetts College of Art.