Mijaíl Vasílievich Nesterov nació el 19 de mayo de 1862 en Ufa en una familia mercantil intelectual con un estilo de vida religioso y patriarcal. Su madre, María Mijáilovna, era de una antigua familia de comerciantes, los Rostovtsov, de Elets y tenía un carácter autoritario. Su padre, Vasíli Ivanovich Nesterov, se dedicaba al comercio de productos manufacturados y artículos de tocador, pero estaba más interesado en la historia y la literatura. Apoyó las inclinaciones artísticas de su hijo, por lo que Nesterov le estuvo agradecido toda su vida.

Hasta los doce años, Mijaíl vivió en Ufa, estudió en el gimnasio y recordaba ese tiempo con cariño. Su infancia estuvo llena de amor por su hogar, sus padres y la naturaleza. Como señalaba su amigo Serguéi Dúrilin, Nesterov desde niño tenía una fuerte atracción por la naturaleza y su belleza.

Pasó sus años escolares en el gimnasio masculino de Orenburgo en Ufa. En otoño de 1874, a instancias de su padre, se mudó a Moscú para ingresar a una escuela técnica, pero no aprobó los exámenes y se matriculó en la escuela real de K. P. Voskresenski. En 1877, por consejo de Voskresenski, ingresó a la Escuela de Pintura, Escultura y Arquitectura de Moscú, donde estudió con P. S. Sorokin, I. M. Prjaníshnikov y V. G. Perov. Desde 1879, Nesterov participó en exposiciones estudiantiles, creando pinturas sobre temas cotidianos, como "En la nieve" y "Esperando el tren".

En 1881 se mudó a San Petersburgo y se matriculó en la Academia de Bellas Artes, pero en 1882 regresó a Moscú para volver a estudiar con Perov. Tras la muerte de Perov, Nesterov ingresó a la Escuela de Pintura, donde estudió con A. K. Savrassov y V. E. Makovski. En ese tiempo, creó pinturas de género sobre temas históricos y trabajó en ilustraciones para revistas y libros.

En 1885, por la pintura "La llamada de M. F. Romanov al trono", recibió el título de artista libre. A finales de los años 80, se hizo conocido como autor de pinturas sobre temas históricos, reflejando su interés por la época pre-petrina. En el verano de 1885 se casó con M. I. Martynovskaya, pero en 1886 su esposa murió al dar a luz a su hija Olga. La imagen de su esposa se convirtió en un motivo importante en sus obras posteriores.

La pintura "El ermitaño", creada entre 1888 y 1889, fue la primera obra significativa de Nesterov y fue adquirida por P. M. Tretiakov. Con el dinero obtenido, se embarcó en un viaje al extranjero, visitando Austria, Italia, Francia y Alemania.

La pintura "Visión del joven Bartolomé", basada en "La vida del venerable Sergio", se convirtió en una sensación en la XVIII Exposición Itinerante y fue adquirida por Tretiakov. Nesterov la consideraba su mejor obra y dedicó más de 50 años de trabajo creativo a la imagen de Sergio de Radonezh.

Desde 1889, Nesterov participó en la actividad de la Sociedad de Expositores Itinerantes. En 1890, fue invitado a trabajar en la pintura del Catedral de Vladimir en Kiev. Dedicó más de 22 años a las pinturas de iglesias e íconos, estudiando el arte bizantino en Roma, Palermo, Constantinopla y Rávena.

Nesterov también trabajó en las pinturas de otras iglesias, incluyendo la iglesia palaciega de Alexander Nevski en Abastumani y el monasterio Marfo-Mariinski en Moscú. Su último trabajo eclesiástico fue la pintura de la Catedral de Spaso-Preobrazhensky en Sumy.

El trabajo en las pinturas de las iglesias tuvo un impacto significativo en la obra de Nesterov, en la que el tema religioso ocupa un lugar especial. En 1895, creó la pintura "Bajo el repique de las campanas", que fue bien recibida en la Exposición Itinerante y contribuyó a su elección como miembro de la Sociedad de Expositores Itinerantes.

Nesterov visitó repetidamente Yalta, donde se relacionó con escritores y artistas conocidos. En sus memorias, señalaba cómo muchas personas se sentían atraídas por la casa donde se hospedaba.