Pendant son service militaire au côté des États-Unis dans la Seconde Guerre mondiale, Barry Nelson fait ses débuts sur la scène de Broadway dans l'un des rôles principaux, Bobby Grills, dans la pièce de Moss HartVictoire de Samothrace (1943)[2]. Sa prochaine comparution à Broadway est dans le rôle de Peter Sloan dans Light Up the Sky de Hart (1948), qui a été un succès. Il continue à apparaître sur Broadway avec Barbara Bel Geddes dans la production originale de Broadway de Blue Moon ; il était le dernier survivant des membres de la distribution originale de la production. Il a joué Bart Adams, un riche jeune Américain dont les activités l'impliquent dans une série d'aventures. Il est également apparu en face de Lauren Bacall dans la comédie d'Abe Burrows Cactus Flower en 1965 et avec Dorothy Loudon dans The Fig leaves Are Falling en 1969. Un autre rôle à Broadway, celui de Gus Hammer dans The Rat Race (1949).
Il a été le premier acteur à interpréter James Bond à l'écran en 1954[3], dans une adaptation du roman Casino Royale de Ian Fleming présentée par la série télévisée d'anthologie Climax!, huit ans avant Sean Connery[4]. Il semblerait que cette réalisation ait été le pilote d'une éventuelle série télévisée de James Bond, mais on ignore si Barry Nelson avait l'intention de continuer à jouer le personnage[Information douteuse]. En 2004, il a dit : « À l'époque, personne n'avait jamais entendu parler de James Bond... J'ai dû me gratter la tête en me demandant comment le jouer. Je n'avais pas lu le livre ou quelque chose comme ça parce qu'il n'était pas très connu. ». James Bond n'était pas très connu aux États-Unis jusqu'à ce que le président John F. Kennedy cite Bons Baisers de Russie parmi ses dix livres préférés dans un article du de Life Magazine.
Barry Nelson est apparu dans le rôle de Grant Decker dans La Menace du Mal, un épisode de 1960 de la série d'anthologie de CBSDuPont Show avec June Allyson.
En 1978, il a été nommé pour un Tony Award du meilleur acteur dans une comédie musicale pour son rôle de Dan Connors dans La Loi (1977) avec Liza Minnelli[5].
Sa dernière apparition à Broadway était Julian Marsh dans La 42e rue (1986).
Parmi ses autres films on trouve Airport et Shining (rôle du directeur de l'hôtel qui interroge Jack Nicholson lors de son embauche), et il est également apparu dans des séries de télévision comme Arabesque, Dallas, Cannon et Magnum.
À la fin de sa vie, Barry Nelson et sa seconde épouse ont passé beaucoup de temps à voyager. Il avait prévu d'écrire deux livres sur ses activités sur scène et à Hollywood.
Barry Nelson a eu deux épouses, l'actrice Teresa Celli, dont il divorcera plus tard, et Nansilee (Nansi) Hoy, qui sera sa femme jusqu'à la fin de sa vie. Lui et Nansi ont partagé leurs vies entre leurs maisons de New York et de France.
Selon sa veuve, Barry Nelson meurt le pendant leur voyage en Pennsylvanie neuf jours avant son 90e anniversaire. Les causes de la mort ne sont pas connues.
