Mikhail Vasilievich Nesterov nació el 31 de mayo de 1862 en la ciudad provincial de Ufá, en el seno de una familia perteneciente a la clase comerciante tradicional rusa. Su padre, Vasili Ivanovich Nesterov, era un comerciante textil de telas y quincallería, mientras que su madre, Maria Mikhailovna Rostova, provenía también de un linaje mercantil establecido. Tras completar sus estudios iniciales en el Gimnasio de Varones de Ufá, Nesterov se trasladó a Moscú en el otoño de 1874 para ingresar en la Escuela Real Voskresensky, una institución técnica. En 1877, habiendo demostrado aptitudes para el dibujo, ingresó formalmente en la Escuela de Pintura, Escultura y Arquitectura de Moscú. Allí recibió instrucción directa de maestros como Vasily Perov, Alexei Savrasov e Illarion Pryanishnikov, quienes moldearon sus fundamentos técnicos bajo el realismo de la época. Buscando una formación más académica y rigurosa, en 1881 se trasladó a San Petersburgo para matricularse en la Academia Imperial de Artes, donde se convirtió en alumno de Pavel Chistyakov. Descontento con la rigidez pedagógica del ambiente petersburgués y la falta de sintonía con el clima artístico local, decidió regresar a la escuela de Moscú en 1884. Durante estos años de formación, Nesterov enfrentó serias dificultades financieras, subsistiendo gracias a encargos menores de ilustración para revistas populares de la época como Budilnik y Vsemirnaya Illyustratsiya.
En el verano de 1885, contrajo matrimonio con Maria Martynovskaya, una joven de origen humilde, una unión que se llevó a cabo inicialmente sin la aprobación económica y formal de sus padres. Obtuvo su título oficial de Artista Libre en 1886. El 29 de mayo de 1886, la tragedia marcó de forma definitiva su trayectoria personal y creativa cuando su esposa falleció durante el parto de su primera hija, Olga. Este evento sumió a Nesterov en un período prolongado de crisis emocional que reorientó su producción. En 1887, utilizando los rasgos físicos de su difunta esposa conservados en bocetos previos, ejecutó el lienzo "La novia de Cristo", iniciando una transición temática hacia motivos místicos.
Financieramente fortalecido por las primeras ventas estables y los ingresos acumulados por ilustraciones, realizó en la primavera de 1889 su primer viaje al extranjero, visitando centros artísticos en Francia, Italia y Alemania. A su regreso, entre 1889 y 1890, se estableció temporalmente en la aldea de Komyatino, cerca de la finca de Abramtsevo, para trabajar en su primera obra consagratoria, "La visión del joven Bartolomé". Para esta pintura, utilizó como modelo a una niña local enferma de la aldea de Komyatino llamada Masha, cuyos rasgos pálidos incorporó a la figura del futuro santo. La obra fue presentada en la decimoctava exposición de la sociedad Peredvízhniki en 1890, donde generó intensos debates entre la facción realista tradicional y los nuevos movimientos espiritualistas. Pavel Tretyakov adquirió la pieza inmediatamente para su galería privada por la suma de tres mil rublos, una cifra considerable que otorgó a Nesterov una autonomía económica definitiva y consolidó su posición dentro de la élite artística moscovita.
El éxito financiero e institucional derivado de la venta de su lienzo principal facilitó una transición hacia grandes proyectos monumentales públicos. En el otoño de 1890, el historiador de arte y crítico Adrian Prakhov invitó formalmente a Nesterov a unirse al equipo encargado de decorar el interior de la recién construida Catedral de San Vladimir en Kiev. Este compromiso contractual, que se extendería por más de cuatro años hasta 1895, requirió el traslado residencial completo del pintor a la ciudad de Kiev. Nesterov asumió la responsabilidad de ejecutar una serie de frescos de gran envergadura, trabajando de manera estrecha y paralela con el pintor Viktor Vasnetsov. El contrato estipulaba pagos anuales fijos que garantizaron una estabilidad económica sin precedentes en su carrera adulta, permitiéndole adquirir propiedades y financiar viajes de investigación.
Durante este período kievita, Nesterov produjo más de cuatrocientos bocetos, estudios preparatorios y cartones a escala, completando murales definitivos como "La Natividad", "La Resurrección" y las representaciones monumentales de santos históricos rusos en las naves laterales de la catedral. Con el fin de estudiar de primera mano las raíces estéticas del arte paleocristiano y los mosaicos bizantinos necesarios para el rigor histórico del proyecto, Nesterov emprendió en la primavera de 1893 un extenso viaje financiado con sus honorarios que lo llevó a Constantinopla, Rávena, Venecia y Roma. Al concluir los trabajos en Kiev, el artista fortaleció sus vínculos con el círculo artístico de Abramtsevo, auspiciado por el magnate e industrial Savva Mamontov. Nesterov pasó múltiples temporadas estivales en la finca de los Mamontov, donde convivió y colaboró en talleres prácticos con figuras como Valentin Serov, Mikhail Vrubel, Vasily Polenov y Konstantin Korovin, participando activamente en la revitalización de las artes aplicadas tradicionales rusas. Buscando un entorno geográfico y espiritual que le proveyera de material directo para sus composiciones de carácter místico, en el verano de 1901 realizó una expedición al Monasterio de Solovetsky, ubicado en las islas del Mar Blanco. Las observaciones geográficas, los estudios de luz nórdica y las interacciones con los monjes locales durante este viaje sirvieron como base empírica para la creación de su lienzo monumental "La Rus Santa", un proyecto que le tomó desde 1901 hasta 1905 y que requirió la mudanza temporal de sus talleres entre Moscú y las provincias del norte.
En el plano personal, durante una exhibición individual de sus estudios en San Petersburgo a principios de 1902, conoció a Ekaterina Petrova, quien ejercía como profesora de un gimnasio femenino local. La pareja contrajo matrimonio formal en julio de 1902, estableciendo un nuevo hogar definitivo que reestructuró su vida doméstica tras años de viudez. Este matrimonio dio como resultado directo el nacimiento de sus hijos Natalia en 1903, Anastasia en 1905 y, posteriormente, su hijo Mikhail, eventos que motivaron la adquisición de una casa de mayores dimensiones en Moscú para albergar a la familia creciente.
La consolidación de su entorno familiar coincidió con el periodo de mayor demanda de su producción decorativa eclesiástica a principios del siglo veinte. En 1907, la Gran Duquesa Isabel Fiódorovna Románova comisionó a Nesterov para el diseño integral y la ejecución pictórica de los frescos de la Iglesia de la Intercesión en el recién fundado Convento de Marfo-Mariinsky en Moscú. Este proyecto de gran envergadura institucional se extendió desde 1907 hasta 1912, un lapso durante el cual Nesterov colaboró estrechamente con el arquitecto Alexei Shchusev, encargado del diseño estructural del complejo. Las asignaciones financieras derivadas de este patrocinio imperial proporcionaron al pintor una holgura económica considerable que le permitió mantener su residencia moscovita y costear la educación privada de sus hijos. En reconocimiento a su trayectoria y a la relevancia técnica de sus murales monumentales, la Academia Imperial de Artes de San Petersburgo lo eligió formalmente como Académico de Número en el año 1910. Paralelamente a sus labores eclesiásticas, entre 1914 y 1916, Nesterov concentró sus esfuerzos en la realización de su lienzo más complejo e intensivo de este periodo, titulado En "La Rus o El alma del pueblo", una obra de gran formato destinada a plasmar las corrientes espirituales y las tensiones sociales de la población rusa en vísperas de las transformaciones políticas.
La irrupción de la Primera Guerra Mundial y el subsecuente estallido de la Revolución de Octubre en 1917 desmantelaron por completo la estructura financiera, social y profesional sobre la cual Nesterov había edificado su carrera adulta. El nuevo gobierno bolchevique procedió de inmediato a la nacionalización de los bienes privados, la confiscación de las colecciones de arte de sus principales mecenas y la clausura y expropiación de las instituciones religiosas, cancelando de forma abrupta todas las fuentes de ingresos contractuales del pintor. Ante el colapso económico generalizado, la escasez extrema de alimentos en la capital y el recrudecimiento de la Guerra Civil Rusa, Nesterov tomó la decisión en el verano de 1918 de evacuar Moscú junto a su esposa y sus hijos menores. La familia se trasladó hacia el sur del antiguo imperio, estableciendo una residencia precaria en la ciudad de Armavir, ubicada en la región del Cáucaso del Norte.
Durante este exilio provincial forzado, las condiciones materiales de vida fueron extremadamente deficientes, lo que provocó que Nesterov contrajera el tifus exantemático en 1919, una enfermedad que lo mantuvo postrado y al borde de la muerte durante meses, minando su capacidad física para el trabajo diario. Tras la consolidación del control político soviético en la región del Cáucaso, la familia logró obtener los permisos de tránsito necesarios para regresar a Moscú en el otoño de 1920. Al reasentarse en su antiguo apartamento ubicado en el callejón Sivtsev Vrazhek, Nesterov se vio obligado a iniciar un proceso radical de reorientación temática y profesional, dado que el Estado soviético prohibió de manera oficial la producción y exhibición pública de obras de contenido religioso, forzándolo a subsistir inicialmente mediante la realización de pequeños paisajes rurales y retratos íntimos de sus familiares directos.La necesidad apremiante de adaptación al entorno ideológico del realismo socialista y a las directrices de la Unión de Artistas Soviéticos marcó las últimas dos décadas de la existencia del pintor. Privado definitivamente de la posibilidad de ejecutar obras de inspiración mística o religiosa, Nesterov enfocó su pericia técnica en el desarrollo del retrato secular de figuras prominentes de la ciencia, la medicina y la cultura soviética. En 1930, tras obtener las autorizaciones oficiales y los estipendios correspondientes del Comisariado del Pueblo para la Educación, pintó el retrato del célebre fisiólogo y premio Nobel Ivan Pavlov, una obra que tuvo una gran recepción institucional. Debido al éxito de esta pieza, Nesterov regresó en 1935 a la estación biológica de Koltushi para ejecutar un segundo retrato monumental de Pavlov, capturando al científico en su entorno de laboratorio.
A lo largo de la década de 1930, su producción incluyó retratos detallados de personalidades estatales clave, como la escultora Vera Mukhina en 1940, el arquitecto Alexei Shchusev y la artista gráfica Elizaveta Kruglikova, lo que le permitió asegurar raciones de alimentos preferenciales, materiales de pintura de alta calidad y la exención de ciertas obligaciones civiles directas. Sin embargo, esta aparente asimilación dentro del aparato cultural del Estado no protegió a su núcleo familiar de la represión política sistemática desatada durante el periodo del Gran Terror estalinista. En el año 1938, su yerno, el destacado abogado y arquitecto Viktor Shreter, fue arrestado por el Comisariado del Pueblo para Asuntos Internos bajo falsas acusaciones de espionaje y posteriormente ejecutado mediante fusilamiento. Casi de manera simultánea, la hija mayor del pintor, Olga Nesterova-Shreter, fue arrestada, sometida a duros interrogatorios en la prisión de Lubianka y sentenciada a reclusión en un campo de trabajo del Gulag situado en Zhambyl, RSS de Kazajistán, de donde regresó años más tarde con una discapacidad física permanente. El propio Mikhail Nesterov, que contaba entonces con setenta y seis años, fue arrestado en el otoño de 1938 y recluido durante dos semanas en la prisión de Butyrka; su liberación final solo se obtuvo gracias a las intensas gestiones burocráticas y cartas de apelación interpuestas por figuras influyentes del arte oficial soviético que dependían de sus proyectos en curso.
En un giro contradictorio de la política estatal, en 1941 el gobierno soviético le otorgó el Premio Stalin de Primer Grado por su retrato de Ivan Pavlov de 1930, un galardón que vino acompañado de una recompensa monetaria de cien mil rublos, resolviendo de manera definitiva las urgencias financieras de su vejez. Durante este mismo año, Nesterov concluyó y editó su extenso manuscrito autobiográfico titulado "Días pasados", el cual fue publicado formalmente por una editorial estatal y constituyó su último gran hito intelectual. Tras el estallido de la Gran Guerra Patria y la subsiguiente amenaza militar sobre la capital, Nesterov rehusó ser evacuado a las regiones de retaguardia, permaneciendo en su residencia moscovita a pesar del racionamiento severo y del deterioro progresivo de su salud cardiovascular. El 18 de octubre de 1942, Mikhail Vasilievich Nesterov sufrió un derrame cerebral masivo y falleció en el Hospital Botkin de Moscú. Sus restos fueron sepultados con honores formales regulados por el Estado en el Cementerio Novodévichi.