1956 İstanbul doğumlu Ali Nesin, Aziz Nesin'in oğludur. Paris VII Üniversitesi'nden mezun olan Nesin, matematikten "maitrise" derecesini almıştır. Sonrasında Yale Üniversitesi'nde matematiksel mantık ve cebir konularında doktora yapan Nesin, 1985-1986 yılları arasında Kaliforniya Üniversitesi Berkeley Kampüsü'nde öğretim üyesi olarak çalışmıştır.
1987-1989 seneleri arasında Notre Dame Üniversitesi'nde yardımcı doçent, ardından 1995 senesine kadar Kaliforniya Üniversitesi Irvine Kampusü'nde doçent ve daha sonra profesör olarak görev yapmıştır. 1993-1994 öğretim yılını Bilkent Üniversitesi'nde misafir öğretim görevlisi olarak geçirmiştir.
Babası Aziz Nesin'in 1995 senesinde ölümü üzerine yurda kesin dönüş yapmış ve Nesin Vakfı yöneticiliğini üstlenmiştir. 1996 yılından beri Bilgi Üniversitesi Matematik Bölümü Başkanı olan Ali Nesin' Kasım 2004 senesinden beri de Nesin Yayınevi genel yönetmenliğini yapmaktadır ve 2011 senesinden itibaren Hrant Dink Vakfı danışma kurulu üyesidir.
2003 senesinden beri üç ayda bir yayımlanan ve Türk Matematik Derneği'nin sahibi olduğu Matematik Dünyası isimli derginin sorumlu yazı işleri müdürüdür. Matematik araştırmaları, bölüm başkanlığı ve Nesin Vakfı yöneticiliğinin yanı sıra yağlıboya resim, desen ve portre çalışmaları da yapmaktadır. Türkiye İnsan Hakları Kurumu (TİHAK) kurucu üyesidir.
2007 yılında Nesin Matematik Köyü’nü, 2015 yılında Nesin Sanat Köyü’nü, 2016 yılında da Nesin Felsefe Köyü’nü kurmuş ve hala yöneticiliğini yapmaktadır.
Ali Nesin'in Ahmet Nesin isminde bir kardeşi var. Matematik profesörü olan Ali Nesin'in 4 çocuğu bulunuyor. Çocuklarından ikisinin ismi alışılmışın dışında. Ali Nesin, Gabriela Aslı, Kuzgun, Turna, Ali Derya isminde 4 çocuğu var.
