Urodzony w 1839 pobliżu Westminster w stanie Massachusetts uczęszczał do szkoły wieczorowej w Bostonie, pracując jednocześnie jako sprzedawca i interesując się wojskowością.
Wojna secesyjna
Gdy wybuchła wojna secesyjna, we wrześniu 1861 wstąpił na ochotnika to armii Unii i walczył w wielu bitwach, szybko awansując. Czterokrotnie ranny i odznaczony Medalem Honoru, w maju 1864 – w wieku 26 lat – otrzymał stopień generała majora ochotników. W lipcu 1866 mianowano go pułkownikiem regularnej armii, a w marcu 1869 objął dowództwo 5 Pułku Piechoty.
Dalsza kariera wojskowa
Po zakończeniu wojny domowej Miles odgrywał istotną rolę w niemal wszystkich kampaniach wojskowych przeciwko Indianom na Zachodzie Stanów Zjednoczonych. W latach 1874–1875 był dowódcą polowym w walkach z Indianami Kiowa, Komanczami i Szejenami Południowymi nad Red River. W latach 1876–1877 uczestniczył w walkach na północy Wielkich Równin przeciwko Siuksom, Szejenom Północnym i Arapahom, którzy 25 czerwca 1876 roku pokonali generała George’a A. Custera w bitwie nad Little Big Horn. Swoją bezwzględną kampanią zimową zmusił ostatecznie Siuksów i ich sojuszników do osiedlenia się w rezerwatach. Zimą 1877 jego oddziały doścignęły po intensywnym marszu przez Montanę grupę Indian Nez Perce prowadzonych przez Wodza Józefa (ang. Chief Joseph), która przez ponad 1500 mil unikała pościgu lub zwyciężała w potyczkach na szlaku swojej ucieczki z Oregonu ku Kanadzie. Przez resztę swojej kariery o pierwszeństwo w schwytaniu Wodza Józefa spierał się z generałem Oliverem Howardem.
W 1886 Miles zastąpił generała George’a Crooka w przeciągającej się kampanii przeciwko przywódcy Apaczów, Geronimo. Apackich zwiadowców Crooka zastąpił białymi tropicielami i po przebyciu ponad 3 tys. mil w górach Sierra Madre wynegocjował ostatecznie poddanie się Geronima i doprowadził do jego zesłania najpierw na Florydę, a następnie do Fort Sill na Terytorium Indiańskim (dzisiejsza Oklahoma). W 1890 jego próba zaprowadzenia porządku w ogarniętych buntowniczym ruchem religijnym Tańca Duchów rezerwatach Siuksów doprowadziła najpierw do zamordowania wodza Siedzącego Byka (ang. Sitting Bull) 16 grudnia, a następnie do masakry grupy wodza Wielkiej Stopy (ang. Big Foot) nad strumieniem Wounded Knee 29 grudnia przez 7 Pułk Kawalerii pułkownika Jamesa Forsytha. Zdaniem Milesa wszyscy tubylczy Amerykanie powinni uznać władzę Stanów Zjednoczonych, a jego celem – skutecznie zrealizowanym bądź przez sam pokaz, bądź przez bezwzględne użycie siły militarnej – było poddanie buntujących się uczestników religii Tańca Duchów kontroli wojska.
W 1894 Miles dowodził oddziałami zmobilizowanymi do krwawo stłumionego przez policję i wojsko strajku w zakładach Pullmana w Illinois. Rok później został naczelnym dowódcą armii amerykańskiej i pełnił tę funkcję przez całą wojnę hiszpańsko-amerykańską. Dowodził oddziałami na Kubie, a po zdobyciu Santiago de Cuba osobiście dowodził amerykańską inwazją na Portoryko i został na tej wyspie pierwszym szefem rządu wojskowego. Sprawował urząd gubernatora Portoryko od 25 lipca 1898, kiedy to zastąpił na stanowisku hiszpańskiego gubernatora Ricardo de Ortegę, do 21 października 1898[3]. Jego następcą został John Ruller Brooke[4].
Za swoje zasługi wojenne w 1900 został mianowany generałem porucznikiem.
Emerytura
W roku 1903 odszedł na wojskową emeryturę. Gdy wybuchła I wojna światowa, ponad 70-letni już wówczas generał zgłosił swoją gotowość do służby, ale ówczesny prezydent Woodrow Wilson nie skorzystał z jego oferty. Nelson Miles zmarł w wieku 85 lat na atak serca. Pochowano go z honorami na wojskowym Cmentarzu Narodowym Arlington pod Waszyngtonem.