In seinem Geburtsland Brasilien nahm Nelson Freiere bereits im Alter von 3 Jahren Klavierunterricht. Nur zwei Jahre später, 1949, gab er mit der Mozart Sonate in A-Dur sein Bühnendebüt. Als Startschuss seiner großen Karriere gilt sein Erfolg beim internationalen Klavierwettbewerb in Rio de Janeiro 1957, wo er mit Beethovens Klavierkonzert in Es-Dur die Jury überzeugte. Sein Studium absolvierte Freire daraufhin beim Gulda-Lehrer Bruno Seidlhofer. Die internationale Karriere begann kurz darauf, mit Konzerten und Recitals in den wichtigsten Häusern Europas, Amerikas, Südamerikas und Asiens. Weitere Preise, wie die Dinu Lipatti Medaille in London und der erste Platz beim internationalen Vianna da Motta Wettbewerb in Lissabon (beide 1964) folgten.
Nelson Freiere spielte mit nahezu allen großen Orchestern. Darunter die Berliner und die Münchner Philharmoniker, die Wiener Symphoniker, das Londoner Symphonieorchester sowie die amerikanischen Orchester in Baltimore, Boston, Montreal New York, Philadelphia und viele mehr. Die bedeutendsten Dirigenten wie Boulez, Chailly, Gergiev, Jochum, Masur, Previn und Kempe engagierten ihn als Solisten. Mit Martha Argerich trat Freire immer wieder als Klavierduo auf. Er tourte mit ihr 2003 durch Japan, 2004 durch Brasilien und Argentinien und 2005 durch Amerika. In den folgenden zwei Jahren spielte er unter anderem mit dem Gewandhausorchester in Leipzig, auf den BBC Proms in London, mit dem französischen Nationalorchester und dem NHK in Tokyo sowie, abermals mit Martha Argerich, in Toulouse und auf dem Klavierfestival Ruhr. 2009 erschien ihr gemeinsames Album „Salzburg“ bei Decca. Seine Europatour führte in 2006/2007 in die Schweiz, nach Frankreich, Österreich, Deutschland, Portugal und Spanien.
Sein Deccadebüt gab Nelson Freire 2003 mit Chopin. Seither ist er Exklusivkünstler des Labels und hat bisher acht Alben veröffentlicht.
2010 erscheinen zum 200. Geburtstag Frédèdric Chopins dessen Nocturnes sowie eine Wiederveröffentlichung von Chopins Sonate Nr.2.