James Nesbitt est né à Ballymena, dans le comté d'Antrim en Irlande du Nord. Benjamin d'une famille de quatre enfants (il a trois sœurs plus âgées), il grandit à Coleraine où d'ailleurs il suit ses études universitaires. Et travaille, dans une fête foraine, au stand des autos tamponneuses.
Il étudie la langue française, à l'université de Coleraine, dans le but d'être professeur de français (à l'instar de ses sœurs), voulant suivre la voie de son père qui était directeur d'école. Parallèlement, il suit des cours de théâtre au Riverside Theatre. À l'âge de 13 ans, ses parents l'inscrivent à une audition pour une petite représentation d'Oliver!. Il chante Bohemian Rhapsody et décroche le rôle Artful Doger (vf:Le Renard). Nesbitt continue jusqu'à ses 16 ans à jouer des petites pièces comme celle-ci.
Abandonnant ses études, il part à Londres à l'âge de 18 ans avec l'appui de son père, et s'inscrit à la Central School of Speech and Drama, tout en faisant des petits travaux pour subsister. Il commence alors à tourner des films, mais apparaît surtout à la télévision dans quelques séries (Cold Feet...) et gagne de nombreuses récompenses dans les années 2000 pour ses rôles à la télévision, tel que "The British Comedy Award for Best TV Comedy Actor".
En 2003, James Nesbitt joue un policier sous couverture dans La Loi de Murphy, une série télévisée qui obtient un beau succès et dure cinq saisons.
Côté vie personnelle, Nesbitt rencontre en 1989 l'actrice Sonia Forbes-Adam. Ils se marient en 1993, ont deux enfants, Peggy (née 1998) et Mary (née 2002), et vivent à Herne Hill, dans la banlieue de Londres. En 2002, un tabloïd anglais publie les déclarations d'une secrétaire juridique, certifiant l'avoir vu prendre de la cocaïne. D'autres déclarations ont été faites sur sa prétendue relation extra-conjugale avec l'actrice Kimberley Joseph sur le tournage de Cold Feet.
Mais James Nesbitt est surtout réputé pour être l'ambassadeur international d'Amnesty International et l'UNICEF. En juin 2003, il a été honoré du statut Docteur des lettres par l'université d'Ulster.