30 Temmuz 1970'te Londra'da doğan Nolan'ın babası İngiliz Brendan telif işlerinde çalışıyordu, Amerikalı annesi Christina ise hostesti. Matthew adlı bir ağabeyi, Jonathan adlı bir küçük kardeşi vardır. Jonathan Nolan, filmlerinin önemli bir bölümünün senaryosunu yazmıştır. Çocukluk yılları Londra ile Chicago'da geçen Christopher henüz yedi yaşındayken babasının 8 mm.kamerasıyla kendi filmlerini çekmeye başladı. Orta öğrenimini Haileybury and Imperial Service College'da, yüksek öğrenimini University College London'da İngiliz Dili ve Edebiyatı Bölümü'nde tamamladı.

Okulun film kulübünün başında olan Nolan, ileride eşi ve filmlerinin yapımcısı olacak Emma Thomas ile burada tanıştı. 1995'te kulübün imkanlarıyla çektiği Larceny adlı kısa film, Cambridge Film Festivali'nde gösterildi. Mezun olduktan sonra 3. kısa filmi Doodlebug'ı (1997) çekti. İlk uzun metrajlı filmi Following, festivallerde gösterildi ve olumlu eleştiriler aldı. Bu dönemde evine giren bir hırsızdan ilham alan ve filmde, sokakta gördüğü sıradan insanları takip eden bir yazarı anlatan Nolan, adını iyice duyurdu ve hatta çeşitli yönlerden Alfred Hitchcock ile karşılaştırıldı.

2000 senesinde Akıl Defteri - Memento vizyona girdi. Tersten ilerleyen muhteşem kurgusuyla dikkat çeken film, Nolan'ı Hollywood'un en büyükleri arasına yaklaştırdı. Memento, izleyenler üzerinden derin izler bırakan bir yapım oldu. Oscar, Altın Küre ve benzeri birçok ödülde En İyi Senaryo dalında adaylıklar kazandı. 2 yıl sonra Al Pacino ve Robin Williams gibi çok usta oyuncuların yer aldığı Insomnia'yı çekti.

2005 yılında yeni bir Batman serisinin ilk filmi olan Batman Başlıyor'u (Batman Begins) çekti. Aksiyondan ziyade Batman'in Batman oluş sürecini ele alan bu "farklı" film, yine de izleyicilerin beğenisini kazandı. 2006'da ise Christian Bale ve Hugh Jackman'ın birbirine ölesiye rakip iki ilüzyonisti canlandırdığı The Prestige filmiyle izleyicileri şaşırtmayı ve etkilemeyi başardı.

2008 yılında ise Batman Begins'in devam filmi Kara Şövalye (The Dark Knight) filmini çevirdi. Film gelmiş geçmiş en iyi filmler arasına girdi ve müthiş bir gişe başarısı yakaladı. 1 milyar $'ın üzerinde hasılat elde etti. Özellikle filmden kısa bir süre sonra ölen Heath Ledger'ın unutulmaz performansıyla da akıllara kazındı.

2010 yılında bir diğer orijinal fikrin ürünü Inception'ı çekti. Leonardo DiCaprio ve Marion Cotillard gibi Hollywood'un en gözde oyuncularından ikisini barındıran film, 4 tane Oscar kazandı, En İyi Film ve En İyi Senaryo dalında ödüle aday oldu. 2012 yılında Batman üçleme serisinin son filmi olan Kara Şövalye Yükseliyor filmini çekti. Bu film de 1 milyar $ sınırını aşmış ve tüm zamanların en çok izlenen filmleri arasına girmiştir. 2014'ün sonbaharında vizyona giren Yıldızlararası (Interstellar) adlı bilimkurgu filminde Matthew McConaughey, Anna Hathaway gibi oyuncular yer aldı. 2017'de Dunkirk adlı 2. Dünya Savaşı filmi gösterime girdi. Savaşın seyrini önemli ölçüde değiştiren Dunkirk tahliyesini farklı gözlerden anlatan Dunkirk, Nolan'a En İyi Yönetmen dalında Altın Küre ve BAFTA adaylığı getirdi.

1997'den beri Emma Thomas ile evli olan Nolan'ın 4 çocuğu vardır. Teknolojiye karşı mesafeli oluşuyla bilinen Nolan'ın, herhangi bir e-posta hesabı ve cep telefonu bulunmuyor. Filmlerinde genellikle yapımcı olarak eşinin bulunmasının yanında, senarist olarak kardeşiyle, film müziklerinde de Hans Zimmer ile çalışan usta yönetmen, ayrıca oyuncu seçimlerinde de genellikle tanıdığı isimleri tercih ediyor. Özellikle Christian Bale ve Michael Caine ile birçok filminde birlikte çalışması, onlara ne kadar güvendiğinin bir kanıtı.