Нестор Кукольник родился в Петербурге в 1809 году в семье учёного и педагога русинского происхождения. Учился в Нежинской гимназии высших наук, которую окончил в 1829 году, причём без аттестата: он стал одним из обвиняемых по «делу о вольнодумстве» (вторым фигурантом был Николай Гоголь). Первые литературные опыты, изъятые при расследовании, не сохранились. После гимназии он преподавал русскую словесность в Вильне, издал практический курс русской грамматики на польском языке, а в 1831 году перебрался в Петербург, спасаясь от Польского восстания.
Известность пришла к нему в 1834 году после постановки драмы «Рука Всевышнего Отечество спасла», одобренной императором Николаем I. В том же году состоялось его знакомство с Пушкиным, однако отношения не сложились: Кукольник заподозрил поэта в авторстве анонимной эпиграммы и стал считать его своим врагом, при этом искренне полагая себя более глубоким поэтом. Тем не менее круг его литературных связей был широк: он сблизился с композитором Глинкой и художником Брюлловым, помогал Тарасу Шевченко, Михаилу Салтыкову-Щедрину и Ивану Никитину.
Творчество Кукольника обширно: он писал драмы, исторические повести, авантюрные романы, стихи и музыкальные критики. Он стоял у истоков жанра драматической поэмы и одним из первых в русской литературе начал разрабатывать любовно-авантюрный жанр. Его стихи положили на музыку 27 композиторов, включая Глинку, Варламова и Монюшко; романсы «Жаворонок», «Попутная песня» и «Сомнение» стали классикой. Кроме того, он участвовал в создании либретто опер «Жизнь за царя» и «Руслан и Людмила».
С 1843 года Кукольник поступил на службу в Военное министерство, много ездил по России, изучал горнодобывающую промышленность Донбасса. В 1857 году вышел в отставку в чине действительного статского советника и поселился в Таганроге. Последние десять лет жизни он посвятил общественной деятельности: добивался открытия университета на Дону, обосновывал строительство железной дороги Курск—Харьков—Таганрог, поднимал вопросы экологической защиты Азовского моря и создания отдельной губернии. Нестор Кукольник умер в Таганроге в конце 1868 года и похоронен в своём имении.