Les photographies de la guerre du Vietnam et du mouvement américain pour les droits civiques l’ont inspiré à devenir photographe. Tout en enseignant lui-même la photographie, il a travaillé comme chauffeur de camion et comme apprenti monteur de films d’actualités.
En 1980, après avoir travaillé plusieurs années comme photographe de presse au Nouveau-Mexique, il s’installe à New York pour commencer une carrière de photographe de magazine indépendant. Sa première affectation à l’étranger a été de couvrir les troubles civils en Irlande du Nord en 1981 pendant la grève de la faim de l’IRA. Depuis lors, Nachtwey se consacre à la documentation des guerres, des conflits et des questions sociales critiques, photographiant les gens ordinaires à la cause de l’histoire. Il a travaillé sur de nombreux essais photographiques au Salvador, au Nicaragua, au Guatemala, au Liban, en Cisjordanie et à Gaza, en Israël, en Indonésie, en Thaïlande, en Inde, au Sri Lanka, en Afghanistan, aux Philippines, en Corée du Sud, en Somalie, au Soudan, au Rwanda, en Afrique du Sud, en Russie, en Bosnie, en Tchétchénie, au Kosovo, en Roumanie, au Brésil et aux États-Unis.
James Nachtwey est photographe contractuel pour le magazine Time depuis 1984. Il a été associé à Black Star de 1980 à 1985 et a été membre de Magnum entre 1986 et 2001. En 2001, il est devenu l’un des membres fondateurs de l’agence photo VII. Il a reçu de nombreux prix dont deux prix World Press Photo of the Year, cinq Médailles d’Or Robert Capa, le prix ICP Infinity et la Bourse W. Eugene Smith en Photographie Humaniste. Il est membre de la Royal Photographic Society et titulaire d’un doctorat honorifique en beaux-arts du Massachusetts College of Art.