Nurgül Yeşilçay, 26 Mart 1976 tarihinde Afyonkarahisar'da doğdu. Ortaokul ve lise eğitimini İzmir'de tamamladı. 2001'de Eskişehir Anadolu Üniversitesi Tiyatro Bölümünden mezun oldu. Üniversite eğitimi sırasında rol aldığı İkinci Bahar dizisindeki "Gülsüm" rolü ile tanındı. 2002 yılında yönetmenliğini Çağan Irmak'ın yaptığı Asmalı Konak dizisinde "Bahar Karadağ" rolüyle ününü artırdı. Aynı yıl Teoman'la beraber Mumya Firarda filminde oynadı. 2003 yılında Abdullah Oğuz'un yönettiği Asmalı Konak dizisinin devam filmi olan Asmalı Konak-Hayat'ta Özcan Deniz'le başrolü paylaştı. Yönetmenliğini Atıf Yılmaz'ın yaptığı Eğreti Gelin filmindeki "Kostak Emine" rolü ile 2005 12. Adana Altın Koza Film Festivali'nde "En İyi Kadın Oyuncu" ödülünü aldı. Aynı yıl Hande Ataizi ile Melekler Adası dizisinde rol aldı. Aynı dizide rol alan Cem Özer ile 26 Ekim 2004'te evlendi. Hamileliğinin son ayında Melekler Adası dizisinden ayrıldı. 22 Mayıs 2005'te oğlu Osman Nejat'ı dünyaya getirdi. Yine 2004'te beş yönetmenin yönettiği Anlat İstanbul filminde "Saliha" karakterini canlandırdı. 2005-2006 sezonunda atv'de yayımlanan Belalı Baldız dizisinde Berna Laçin ve Kenan Işık'la başrolü paylaştı. 2006'da Cem Özer'le Sen Olmasaydın adlı tiyatro oyununda rol aldı.
2006 yılının Eylül ayında Fatih Akın'ın senaryosunu yazdığı, yönettiği ve yapımcılığını üstlendiği Yaşamın Kıyısında isimli filmin çekimlerine başladı. "Ayten Öztürk" adlı lezbiyen Türk kızını canlandırdığı film, 2007'de 60. Cannes Film Festivali'nde Altın Palmiye için yarıştı ve "En İyi Senaryo" ödülünü kazandı. 2007'de Ezo Gelin dizisinde "Ezo Gelin"i canlandırdı. Ortadoğu'nun en önemli film festivallerinden biri olarak kabul edilen 31. Uluslararası Kahire Film Festivali'nde başkanlığını ünlü İngiliz yönetmen Nicolas Roeg'in yaptığı ana jüride yer aldı. Şubat 2011'de Cem Özer'den boşandı. 5 Ocak 2010'da atv'de yayınlanmaya başlayan Aşk ve Ceza isimli dizide Murat Yıldırım'la başrolü paylaştı ve dizi 2011 yılında sona erdi. Aynı yıl içerisinde Show TV'de yayınlanan Sensiz Olmaz adlı dizinin başrolünde yer aldı. Ardından 2012 yılında Kanal D'de yayımlanan Sultan dizisinde rol aldı ve dizi 20. bölümü ile final yaparak ekranlara veda etti. 2013 yılında ise Aşk Kırmızı filminde oynadı. Galip Derviş ve İşler Güçler dizilerinde konuk oyuncu olarak rol aldı. Aynı yıl içerisinde Bebek İşi dizisinde "Candan" karakterini canlandırdı. 2014 yılında Gece filminde oynadı ve Cinayet adlı dizide rol aldı.
2015 yılında efsane dizi Paramparça'da canlandırdığı "Gülseren" karakteriyle yeniden zirvenin sahibi oldu. 2014 yapımı drama türündeki dizi, , 1 Aralık 2014 tarihinde Star TV'de yayımlanmaya başladı. 15 yıl önce aynı hastanede doğan ve yanlış ailelere verilen iki kız çocuğunun ve ailelerinin hayatının anlatıldığı dizinin senaryosu Yıldız Tunç ve Derem Çıray tarafından yazıldı. Yönetmen koltuğunda Cevdet Mercan'in oturduğu dizinin yapımı Endemol Shine Türkiye tarafından üstlenildi. Başrolleri, Nurgül Yeşilçay, Erkan Petekkaya, Ebru Özkan ve Barış Falay paylaştı. Yeşilçay, 2016 yılında senaryo gereği ölerek diziden ayrıldı. 2018-209 yılları arasında Gülperi dizisinde rol aldı. Başrol karakter Gülperi Yalçın'ı canlandırdı. Tims&B Productions imzalı dizinin yönetmenliğini Metin Balekoğlu' yaptı. Başrollerini Nurgül Yeşilçay, Timuçin Esen, Tarık Pabuçcuoğlu, Ece Sükan, Burak Dakak, Aleyna Özgeçen, Emir Özyakışır ve Onur Bilge' paylaştı. 2018-2019 yılları arasında Show TV'de yayımlanan dram türündeki dizi, 3 Mayıs 2019 tarihinde yayımlanan 30. bölümüyle final yaparak sona erdi. Nurgül Yeşilçay, 2020-2021 yılları arasında FOX'ta yayınlanan Kefaret adlı dizide başrolü Mert Fırat ile paylaştı. 25 Film imzalı dizinin yönetmenliğini Mesude Erarslan yaptı. Mahinur Ergün'ün senaryosunu kaleme aldığı, başrollerini Nurgül Yeşilçay, Mert Fırat ve Yurdaer Okur paylaştı. Dram türündeki dizi, Zülfü Livaneli'nin Konstantiniyye Oteli romanından uyarlandı. Dizi, 29 Temmuz 2021 tarihinde yayımlanan 35. bölümü ile final yaparak sona erdi. Afra Saraçoğlu ile birlikte Bir Barda Bir Gece oyununda yer aldı. FOX'ta yayınlanan Son Nefesime Kadar dizisinde başrol olarak oynadı. Pastel Film imzalı dizinin ilk bölümü 23 Şubat 2022 tarihinde yayınlandı. Yönetmenliğini Deniz Çelebi Dikilitaş üstlendi. Senaryosunu Hatice Meryem yazdı. başrollerini Nurgül Yeşilçay, Emre Kınay ve Ertan Saban paylaştı. Happy Valley dizisinden uyarlanan dram ve polisiye türündeki dizi reyting kurbanı oldu. 23 Mart 2022 tarihinde yayınlanan 5. bölümüyle final yaparak sona erdi.
Şimdilerde ise yepyeni bir projeyle beyazperde de boy gösterecek. Yönetmenliğini Bedran Güzel’in yaptığı, senaryosunu Ali Erkan Ersezer’in yazdığı ‘Kim Bu Aile?’nin başrollerini Cengiz Bozkurt, Nurgül Yeşilçay, Onur Buldu, Ferit Aktuğ, Beste Kökdemir ve Doğan Can Sarıkaya paylaşıyor. Birbirinden eğlenceli esprileri olduğu kadar aksiyon sahneleriyle de dikkat çekecek filmin oyuncu kadrosunda Altan Erkekli ve Fatih Al da yer alıyor. ‘Kim Bu Aile?’nin aksiyon yönetmenliğini film için özel olarak Türkiye’ye gelen Koreli usta yönetmen Youn Dae-Won, görüntü yönetmenliğini ise Türkiye sinemasının önemli isimlerinden Jean-Paul Seresin üstlendi. Film bu yönüyle de ülkemizin aksiyon komedi sineması için yeni bir çıta belirleyecek gibi görünüyor.Film, kariyerinin en önemli operasyonunda başarısız olunca emniyetten ayrılmak zorunda kalan ve kendisini bu duruma düşüren çeteyi takip edebilmek için bir tavukçu restoranını devralarak burada istemeden çok başarılı olan Adem Haberdar ve bu operasyonda kendisine destek veren ‘aile’sinin eğlenceli ve heyecanlı öyküsünü anlatıyor. Kim Bu Aile?’ global eğlence endüstrisinin en büyük şirketlerinden Güney Kore menşeli CJ ENM’in Türkiye’deki ilk imza projesi olarak öne çıkıyor. CJ ENM, ilk kez yabancı bir dilde En İyi Film Oscar’ı kazanan Kore filmi Parasite’in yapımcısı olarak da biliniyor. Efsane kadroya sahip film, 7 Ekim’de vizyona girecek!
Özel hayatıyla da dikkat çeken Nurgül Yeşilçay, 16 yaşındayken ailesine gidip ben evleneceğim demiş. ailesi izin vermemiş. Sevgilisi de gözü kara olan Yeşilçay, evden kaçmaya karar vermiş. Narlıdere’de kalmaya başlamışlar fakat planlarında olmayan bir engelle karşılaşmışlar. Masal gibi ilerleyen aşk hikayesinde ki erkek kahramanımız, soğuktan verem olmuş!Çocuk soğuktan verem olunca, aşk biraz geri plana atılmış ve eve dönmek zorunda kalmışlar. Eve döndüğünden ilk kez babasından tokat yediğini anlatan yeşilçay, sevgilisini de bir daha görememiş.
Bu çocukluk aşkını bir kenara bırakırsak, Yeşilçay, 2004 yılında Cem Özer ile dünya evine girdi. Çiftin, Osman Nejat Özer asında çocukları dünyaya geldi. Çiftimiz, 2010 yılında boşandı. Nurgül Yeşilçay 2018’den beri yapımcı Necati Kocabay ile aşk yaşıyor.