Era el hermano más joven del naturalista Christian Gottfried Daniel Nees von Esenbeck (1776-1858).
En 1805 Nees von Esenbeck es un aprendiz de Farmacia de Wilhelm Martius en Erlangen, y en 1811 se muda a Basilea donde trabaja para la familia Bernoulli en la Goldenen Apotheke.
En 1817, su amigo, el zoólogo H. Kuhl (1797-1821) le procura un cargo en la Universidad de Leiden como lector de Botánica, y pronto, con la ayuda del botánico Sebald J. Brugmans (1763-1819), será empleado del Jardín botánico de Leiden.
En 1818 estudia para su doctorado en la Universidad, y subsecuentemente se va a Bonn trabajando en los Jardines Botánicos.
En 1834 con Ludwig Clamor Marquart (1804-1881), Philipp Wilhelm Wirtgen (1806-1870), Johann Karl Fuhlrott (1803-1873) y con su hermano mayor, fundan una organización botánica que desarrolla y promueve importantes investigaciones sobre la flora de Renania.