Джонатан Нолан родился в Лондоне, но вырос в Чикаго. В 1994 году он закончил Академию Лойолы в Иллинойсе, а в 1999 — Джорджтаунский университет в Вашингтоне. В университете написал рассказ Memento Mori, по которому его брат Кристофер поставил свой дебютный фильм «Помни» (2000). Джонатан Нолан работал с братом как сценарист в крупнобюджетных лентах «Престиж» и «Тёмный рыцарь». В 2007 году было объявлено, что Нолан станет сценаристом нового фильма Стивена Спилберга «Межзвёздный», выход которого планируется на 2013 год.