Nurəddin Rzayev 1929-cu il iyun ayının 26-da Gədəbəydə ziyalı ailəsində anadan olmuşdur. 1945-ci ildə orta məktəbi qızıl medalla bitirərək N.Nərimanov Adına Azərbaycan Tibb İnstitutuna daxil olmuşdur. 1950-ci ildə ali məktəbi fərqlənmə diplomu ilə tamamlamışdır. Ali məktəbi bitirdikdən sonra təyinatla 1953-cü ilədək Türkmənistanda işləmişdir. Təyinat müddətini başa vurduqdan sonra Bakıya qayıtmış və elmi, cərrahi işini davam etdirmişdir. 1958-ci ildə "Mezatonun cərrahiyyədə tətbiqi" mövzusunda namizədlik, 1965-ci ildə "Ağ ciyər arteriyalarının emboliya və trombozları" mövzusunda doktorluq dissertasiyası müdafiə etmişdir, professor rütbəsi almışdır. 1966-cı ildə professor N.M.Rzayevin təşəbbüsü ilə "Qanın laxtalanma sistemi məsələləri" üzrə II Ümumittifaq konfrans keçirilmişdir. 1964-1990-cı illərdə Ümumittifaq Cərrahlar Cəmiyyətinin rəyasət heyətinin, Damar Cərrahlığı Üzrə İttifaq Problem Komissiyasının üzvü kimi SSRİ səviyyəsində keçirilən tədbirlərdə iştirak etmişdir. 1966-cı ildən Azərbaycan SSR-in Səhiyyə Nazirliyinin elmi şura üzvü, 1973-1983-cü illərdə Azərbaycan Cərrahlar Cəmiyyətinin sədri olmuşdur. 1983-cü ildən Beynəlxalq Cərrahlar Cəmiyyətinin, 1993-cü ildən Avropa Təxirəsalınmaz Cərrahlıq və Travma Cəmiyyətinin, 1994-cü ildən Nyu York Elmlər Akademiyasının üzvüdür. 1961-ci ildən Azərbaycan Elmlər Akademiyasının Elmi Tədqiqat Kliniki və Eksperimental Cərrahlıq İnstitutunun elmi katibi, az sonra elmi işlər üzrə direktor müavini, 1963-cü ildə direktor əvəzi və 1964-cü ildən 1994-cü ilədək institutun direktoru vəzifəsində işləmişdir. 1994-cü ildə Xəzər Universitetində Cərrahiyyə departamentinin müdiri, 1995-ci ildə universitetin prorektoru, 1996-cı ildə Azərbaycan Universitetində "Şərq-Qərb" elmi mərkəzinin professoru, 1999-cu ildən Ali Diplomatiya Kollecində "Türkoloji araşdırmalar mərkəzi"nin rəhbəri olmuşdur. 1996-cı ildən Azərbaycan Tibb Universitetində professor-konsultant kimi çalışır.
N. Rzayev 5 elmi ixtiranın, 300-dək elmi məqalənin müəllifi, 5 elmlər doktorunun və 31 elmlər namizədinin elmi rəhbəri olmuşdur. Dəfələrlə Rusiya, Ukrayna, Belorus, Özbəkistan, Latviya, Moldova, Ermənistan, Gürcüstan, ABŞ, Türkiyə, İngiltərə, İran, Polşa, Avstriyada keçirilmiş müxtəlif konfrans və simpoziumlarda istər SSRİ-ni, istərsə də onun tərkibindəki Azərbaycanı yüksək səviyyədə təmsil etmişdir.
17 oktyabr 2011-ci ildə dünyasını dəyişib.