El 1967 es graduà en enginyeria a l’escola tècnica de Karaganda, on des del 1969 formà part del PCUS de la RSS del Kazakhstan i n’ascendí els graons de la jerarquia: secretari del comitè central del partit (1979), president del consell de ministres de la República (1984), primer secretari del partit (1989) i president del Soviet Suprem de la República (1990). Amb la desaparició de la Unió Soviètica i la independència del Kazakhstan (1991), al desembre n’esdevingué president, càrrec que ha revalidat en eleccions successives els anys 1999, 2005, 2011 i, amb caràcter anticipat, 2015, eleccions que han estat considerades irregulars o fraudulentes pels observadors internacionals.
Aquesta permanència en el poder ha estat reforçada per l’allargament del mandat de cinc a set anys (1995) i per l’aprovació pel Parlament (2007) de la renovació de la seva candidatura amb caràcter indefinit. D’altra banda, la Constitució aprovada el 2000 estableix que la presidència va unida al comandament suprem de les forces armades. Concentrant poders de manera gradual, ha impedit sistemàticament l’articulació d’una oposició que posi en perill la seva hegemonia i s’ha assegurat que el seu partit, Nur Otan, sigui dominant al Parlament, que el 2010 reforçà els seus poders i li concedí la immunitat.
Aquest mateix any, tot i les crítiques per les vulneracions dels drets humans comeses pel seu règim, fou el primer cap d’estat d’un país sorgit de l’URSS en ocupar la presidència de l’Organització per a la Seguretat i la Cooperació a Europa (OSCE). Criticat per afavorir els kazakhs en contra d’altres ètnies i grups nacionals, l’explotació dels abundants recursos energètics i minerals ha donat una certa estabilitat al seu règim, que ha situat en tot moment dins l’òrbita de la Federació Russa (tot i signar importants projectes energètics amb la Xina i l’Europa occidental). L’any 2015 nomenà la seva filla viceprimera ministra. Malgrat l’autoritarisme, les protestes pel deteriorament de les condicions de vida i diversos casos de corrupció qüestionaren el seu lideratge la segona dècada del segle XXI. El març del 2019 anuncià per sorpresa la retirada de l’activitat política.