Родился и вырос в ауле Шиликимер, ныне — посёлок Нургиса Тлендиев, Илийский район Алматинской области, Казахстан, в детстве отец научил его хорошо играть на домбре.
В годы войны Тлендиев добровольцем ушёл на фронт. По демобилизации учился на факультете народных инструментов Алма-Атинской государственной консерватории им. Курмангазы, затем окончил дирижёрский факультет Московской консерватории (класс проф. Н.П. Аносова), стажировался в Большом театре в Москве.
Был главным дирижёром Казахского театра оперы и балета имени Абая (1953—1961), Казахского государственного академического оркестра народных инструментов им. Курмангазы (1961—1964), был директором Театра оперы и балета им. Абая, музыкальным руководителем Казахфильма и организованного им самим по напутствию Динмухамеда Кунаева оркестра народных инструментов «Отырар сазы» (1983—1998). Оркестр стал лауреатом Всемирного фестиваля молодежи и студентов, лауреатом премии Всесоюзного Ленинского комсомола.
Нургиса Тлендиев оставил неизгладимый след в казахской музыкальной культуре. Он автор более 500 музыкальных произведений в разных жанрах: песни, кюи, романсы, увертюры, поэмы, кантаты, опера, балет и др. Он автор оперы «Алтын таулар» (в соавторстве с К. Кужамьяровым), балета «Достык жолымен» (в соавторстве с Л. Степановым), оркестровых поэм «Ата толгау», «Акку», около 40 песен и романсов. Он создал музыку к 100 спектаклям, художественным, документальным и мультипликационным фильмам.
Им написана музыка к 40 пьесам и к более 20 кинофильмам. Пьесы М.Ауэзова, Ш.Айманова, Т.Ахтанова, А.Тажибаева, а также фильмы «Кыз Жібек», «Килы кезен», «Мені? атым ?ожа», мультфильмы «?арлы?ашты? ??йры?ы неге айыр», «А?са? ??лан», в которых звучит музыка Н.Тлендиева, давно стали классикой казахской сцены и экрана.
Похоронен у мавзолея Жамбыла, (Жамбылский район (Алматинская область)).
В 2002 году Талдыкорганской детской музыкальной школе было присвоено имя Нургисы Тлендиева.
В октябре 2010 года в Талдыкоргане в честь 85-летнего юбилея Тлендиева ему был установлен бронзовый бюст.
15 октября 2011 года ему был установлен бронзовый памятник в Алматы на улице Фурманова в сквере у Центрального музея РК.