Нимиц родился 24 февраля 1885 года в Фредериксберге, в штате Техас, далеко от моря, и первоначально хотел стать сухопутным офицером. Но приема в Уэст-Пойнт не было, и Нимиц поступил в Военно-морскую академию. После ее окончания (1905) он служил в Азиатском флоте США до 7 июля 1908 года, когда, командуя миноносцем «Декатур», он посадил его на мель и после суда получил взыскание. По возвращении в Америку в мае 1909 года моряка назначили на подводные лодки 1-й подводной флотилии. С 1910 года он командовал подводными лодками, был произведен в лейтенанты, с мая 1912 по март 1913 года возглавлял Атлантическую подводную флотилию. С начала 1913 года Нимица направили на переоборудование танкера «Мауми» в дизельный; с 23 октября 1916 по 4 августа 1917 года он служил на нем старшим помощником. В 1916 году Нимица произвели в лейтенант-коммандеры. С августа 1917 по сентябрь 1918 года он служил в штабе подводных сил Атлантического флота и закончил службу начальником штаба. В 1918 году его произвели в коммандеры. В конце года моряк работал в управлении начальника морских операций и одновременно состоял старшим членом Бюро проектирования подводных лодок.
С мая 1919 по июнь 1920 года Нимиц был старшим помощником на линкоре «Саут Каролина», затем командовал 14-м дивизионом подводных лодок, базировавшимся на Пёрл-Харбор. После окончания Военно-морского колледжа в 1922–1923 годах он служил в штабе главнокомандующего флотом США. В августе 1926 года Нимица направили в Калифорнийский университет для организации первого колледжа подготовки морских офицеров резерва. Составленные им программа и инструкции послужили образцом для созданных подобных организаций в других институтах.
2 июня 1927 года Нимиц стал кэптеном, с июня 1929 года командовал дивизионом подводных лодок, в 1931–1935 годах — эсминцем «Ригель» и крейсером «Аугуста». Следующие три года моряк состоял помощником начальника Бюро навигации в Вашингтоне. 23 июня 1938 года его произвели в контр-адмиралы, вскоре назначили командиром 2-й крейсерской дивизии линейных сил, затем — командиром 1-й дивизии линейных кораблей. 15 июня 1939 года Нимиц стал начальником Бюро навигации на 4-летний срок, но после атаки Пёрл-Харбора президент Рузвельт в обход 28 других старших офицеров назначил его главнокомандующим Тихоокеанским флотом в ранге адмирала.
31 декабря 1941 года адмирал принял командование. Он осуществлял административный контроль за действиями союзных сил против японцев, отвечал за все корабли и базы, за стратегическое командование на просторах всего Тихого океана, за исключением района, находившегося в юрисдикции генерала Дугласа Макартура. Так как Макартур и армейские офицеры не согласились бы служить под командованием флотского офицера, на Тихом океане появились два командующих. Но благодаря дипломатическим способностям адмирала оба хорошо сработались.
Согласно плану «Европа-1» союзники приняли решение считать войну с Японией второстепенной. Однако Нимиц считал ее первостепенной задачей. Он намеревался перехватить инициативу у японцев и перенести войну на территорию противника. Для усиления флота в начале 1942 года на Тихий океан прибыл авианосец «Йорктаун», ставший ядром авианосного оперативного соединения контр-адмирала Флетчера. Подкрепление должно было помочь удержать транспортную линию от западного побережья США и Панамского канала до Австралии. Узнав от дешифровщиков о планах противника, Нимиц заставил японцев вступить в сражение в Коралловом море. В апреле 1942 года он срочно направил от Пёрл-Харбора авианосное соединение «Лексингтона» контр-адмирала Фитча в Коралловое море, где оно должно было поступить в распоряжение уже находившегося там контр-адмирала Флетчера. Соединения встретились 1 мая, приняли топливо и оказались готовы вовремя, чтобы сразиться с японским авианосным соединением, прикрывавшим высадку в Порт-Морсби. 5 мая они встретились Нимиц приказал: «Уничтожать, когда представятся удобные случаи, суда и авиацию противника, чтобы помочь задержать наступление японцев в районе Новая Гвинея — Соломоновы острова». В результате сражения японцы, потеряв много опытных летчиков, в сражении при атолле Мидуэй имели вместо 6 только 4 авианосца и потерпели поражение.
Нимиц как командующий Тихоокеанским флотом и районом Тихого океана, подготовил планы для командующих оперативными соединениями. Расшифровка перехваченных радиограмм противника позволила адмиралу, не отвлекая свое внимание на демонстративную высадку на Алеутских островах, направить все силы к острову Мидуэй, который стал объектом основного удара для главных сил японского флота. В июне 1942 года благодаря сведениям разведки американцы установили местоположение японского флота под командованием И. Ямамото в районе острова Мидуэй и атаковали неприятельские авианосцы, когда большинство самолетов заправлялись на них горючим. В результате сражения японцы лишились 4 авианосцев, более 300 самолетов и многих летчиков. То была первая победа американского флота в войне и первое поражение японского флота. Инициатива перешла в руки американцев.
Японские войска, продолжая наступление, заняли остров Гуадалканал из числа Соломоновых островов и начали строить аэродром. Комитет начальников штабов решил остановить продвижение японцев и вернуть остров. Высадка на Гуадалканал с целью отбить остров у японцев была предпринята силами флота южной части Тихого океана под руководством вице-адмирала Гормли, находившегося в распоряжении Нимица и не подчинявшегося генералу Макартуру, зона ответственности которого располагалась рядом. Основную ударную силу составляли 3 авианосца оперативного соединения вице-адмирала Флетчера.
К лету 1944 года американский флот располагал достаточными силами, чтобы решительно наступать на японские позиции. Комитет начальников штабов принял решение, кроме наступления войск Макартура на Новой Гвинее и в сторону Филиппин при поддержке флота, организовать захват островов в центре Тихого океана, необходимых для развертывания оперативных баз флота и подавления соседних вражеских аэродромов. Эти операции были возложены на адмирала Нимица. Нимиц и Макартур захватывали один за другим острова, приближаясь все ближе к Японии. В ноябре 1943 года Нимиц захватил острова Гилберта, в феврале 1944-го — Маршалловы острова, в августе 1944-го — Марианские острова, в октябре вместе с Макартуром отвоевывал Филиппинские острова. В знак признания заслуг Нимицу присвоили новый чин пятизвездного адмирала флота.
В ходе Филиппинской операции 3-й флот адмирала Хэлси, прикрывавший высадку от неприятельских судов, непосредственно подчинялся Нимицу и не был в распоряжении Макартура. Хэлси получил приказ Нимица «прикрывать и поддерживать силы в юго-западной части Тихого океана, чтобы помочь им захватить и оккупировать объекты на центральных Филиппинских островах, уничтожить морские и воздушные силы противника в районе Филиппин и силы, угрожающие ему, а также прикрыть воздушные и морские коммуникации в центральной части Тихого океана». В случае появления благоприятной возможности уничтожение значительной части флота противника должно было стать главной задачей. Командующим 3-м и 7-м флотом следовало самим координировать свои действия. Наступление американцев и попытка японского флота воспрепятствовать им привели к морскому сражению, которое Нимиц приказал официально назвать сражением за залив Лейте. В ходе сражения американский флот истребил большую часть японского, так и не прорвавшегося к месту высадки войск.
С начала 1945 года Нимиц начал наступление, завоевывая острова Гуам, Иводзима, Окинава, и уже готовил вторжение в Японию. После атомной бомбардировки японцы согласились капитулировать 11 августа, однако действия 3-го флота продолжались, пока Нимиц в ночь на 15 августа не приказал Хэлси прекратить атаки и идти к Токио, соблюдая осторожность. Однако он вскоре отменил приказ. 15 августа авианосные ударные группы выслали для атаки самолеты, но, когда те оказались в пяти минутах лета от целей, поступил приказ Нимица: «Воздушные атаки временно прекратить. Об исполнении донести». В тот же день 3-й флот получил приказ с Гуама: «Немедленно прекратить наступательные действия против японских сил. Продолжать поиски и патрулирование. Обеспечить в максимальной степени мероприятия в области обороны и внутренней безопасности. Остерегайтесь предательства». Так как до окончательной капитуляции прошло еще две недели, флот готовился к оккупации и занимался спасением военнопленных, находившихся в Японии.
2 сентября на борту «Миссури» Нимиц, как представитель США, подписал акт о капитуляции Японии. 5 октября, день возвращения на родину, стал для Нимица триумфальным. 26 ноября 1945 года сенат назначил моряка начальником морских операций вместо адмирала Кинга. В течение двух лет он руководил демобилизацией. Флотоводец являлся одним из инициаторов постройки атомных подводных лодок. Он ушел в отставку 15 декабря 1947 года. Некоторое время моряк состоял советником секретаря по военному флоту, позднее — военным представителем США в Кашмире Он умер от осложнения после операции 20 февраля 1966 года и похоронен на Национальном кладбище в Сан-Франциско.
Нимица, умевшего поддерживать высокий моральный дух на флоте и работать с офицерами всех рангов, считали самым выдающимся американским флотоводцем Второй мировой войны. Большой разносторонний опыт позволил ему успешно проводить операции. Моряк проявил дипломатические способности во взаимодействии с командующим американской армией Дугласом Макартуром и способности тактика, одерживая победы при скромных ресурсах и превратив флот в наивысшую в истории морскую силу.
