Nelson ha competido en el ADCC Submission Wrestling World Championship (ADCC) y ha entrenado con algunos de los mejores luchadores del mundo, incluyendo a Randy Couture, Tito Ortiz, Ricco Rodríguez y Ken Shamrock.

[4]​ En su primera pelea de la serie, Nelson derrotó al exluchador callejero Kimbo Slice por nocaut técnico en la segunda con repetidos golpes en la cabeza en posición de crucifijo.

Ya en la final, Nelson derrotó a Brendan Schaub en The Ultimate Fighter: Heavyweights Finale para convertirse en el ganador de The Ultimate Fighter 10.

Con la victoria, Nelson ganó un contrato de seis cifras con el UFC.

[10]​ Nelson perdió por decisión unánime (30-26, 30-27, 30-27), pero fue capaz de resistir los ataques variados de dos Santos, convirtiéndose en el primer hombre en tener que llevar a dos Santos a una decisión.

[12]​ Carwin, sin embargo, tuvo que retirarse de la pelea debido a una lesión en la espalda.

Nelson culpó a la gripe que él tenía por su bajo rendimiento.

Nelson ganó el premio al KO de la Noche.

Joe Rogan dijo en la transmisión que "Cuando Herman cayo al suelo, no tenía ni idea de dónde estaba".

[24]​ Nelson derrotó a Mitrione por nocaut técnico en la primera ronda.

[25]​ Nelson ganó la pelea por nocaut a los 2:03 de la primera ronda.

Tras el evento, Nelson ganó su cuarto premio al KO de la Noche.

[36]​ Después de la pelea, por frustración con lo que él pensaba, era una detención tardía, Nelson empujó al árbitro John McCarthy.

Nelson enfrentó a Alexander Volkov el 15 de abril de 2017 en UFC on Fox 24 donde perdió por decisión unánime en la que iba a ser su última pelea en la UFC.

Será su primer combate no relacionado con UFC en menos de 8 años.