Окончил Казахский политехнический институт. Владеет английским языком.
С 1973 года по 1986 год работал в нефтяной отрасли республики, прошёл путь от оператора до главного инженера нефтеперерабатывающего управления «Жаикнефть», а затем объединения «Актюбинскнефть». С 1986 по 1992 год работал заместителем начальника ряда главных управлений Министерства нефтяной и газовой промышленности СССР. В 1992—1993 году учёба в Массачусетском университете города Бостон (США).
В 1993—1994 годах — стажировка и работа в компании «Шеврон».
С октября 1994 года по март 1997 года — Министр нефтяной и газовой промышленности Республики Казахстан.
С марта 1997 года — президент Национальной нефтегазовой компании «Казахойл».
С октября 1997 года по 1 октября 1999 года Премьер-министр Республики Казахстан.
С октября 1999 года по февраль 2002 года - президент ЗАО «Национальная нефтегазовая компания «Казахойл».
В марте 2002 года после образования «КазМунайгаза» путем слияния двух компаний: «Казахойл» и «Транспорт нефти и газа» - Нурлан Балгимбаев остался без работы. Те должности, которые предлагал ему Нурсултан Назарбаев, Балгимбаев отверг и объявил о своём намерении создать в республике частную нефтяную компанию, такую же крупную, как «Казахойл». Занялся частным бизнесом.
С февраля 2002 по декабрь 2007 – Президент АО «Казахстанская нефтяная инвестиционная компания».
6 декабря 2007 года назначен советником Президента Республики Казахстан.
С февраля 2008 года – советник Президента Республики Казахстан, специальный представитель Республики Казахстан по вопросам использования ресурсов Каспийского моря. 19 ноября 2009 года распоряжением Главы государства освобожден от должностей в связи с переходом на другую работу.
Награды и звания
- Орден «Барыс» II степени
- Медали
