Nathan è figlio di Angela e "Dallas" Petrelli e fratello maggiore di Peter Petrelli e Sylar. E' stato pilota dei U.S. Navy ed è stato in missione in Bosnia, Serbia e Rwanda. Nathan è entrato in politica ed è candidato al Congresso. Prima di entrare in politica, era un avvocato che indagava su Linderman, scoprendo che era in affari con suo padre e scampa per miracolo a un agguato dei suoi uomini, mentre sua moglie resta paralizzata. Poco dopo sua madre gli comunica che suo padre si è suicidato.
Molto diverso da suo fratello minore Peter, di cui non approva il suo modo di vivere poco ambizioso, ed è scettico quando il fratello gli racconta di credere di saper volare, ma ciò nonostante cerca di proteggerlo. In realtà è Nathan che ha la capacità di volare, raggiungendo velocità supersoniche, ma tiene nascosta la cosa per paura di compromettere la sua carriera politica.
Prima dell'inizio della serie, Nathan Petrelli era un rampante avvocato che con il suo lavoro era venuto a conoscenza di alcuni legami mafiosi tra suo padre e Mr. Linderman. Sul punto di denunciare questi fatti, anche a costo di infangare l'immagine del padre, Nathan e la moglie Heidi, di ritorno da un party, restano vittime di un incidente automobilistico. Nathan si salva attivando istintivamente il suo potere, mentre sua moglie riporta gravi lesioni alla spina dorsale, tanto da rimanere paralizzata dalla vita in giù. Per questo si sente in colpa, ma subito dopo arriva un altro brutto colpo quando scopre che suo padre si è suicidato quella sera stessa.
Dopo si scopre che una donna con cui aveva avuto una relazione ( Meredith Gordon) è ancora viva ad insaputa dell’uomo, e che, loro figlia altri non è che Claire Bennet.
Alla fine della stagione sarà proprio lui ad impedire al fratello di esplodere sacrificandosi e conducendolo in volo sopra New York.
Lo ritroviamo quattro mesi dopo l'esplosione, ancora vivo, divorziato ed alcolizzato costretto a convivere con l'allucinazione di una versione mostruosa di se stesso. Quando però sua madre sarà accusatadell'omicidio di Kaito Nakamura, egli aiuterà Matt Parkman a cercare il vero colpevole. insieme i due analizzando una vecchia foto della compagnia scopriranno che Angela Petrelli, Arthur Petrelli, Bob Bishop, Charles Devauxe, Daniel Linderman e Kaito Nakamura, sono vecchie conoscenze del padre di Matt, Maury Parkman.
n seguito, sempre assieme a Parkman, e venuto a sapere del ceppo mortale dello Shanti Virus, si metterà sulle tracce di Peter, che manipolato da Adam Monroe, ste per disperdereilvirus nell'aria, ma prorio Nathan, con un commovente discorso fraterno a Peter riuscirà a convincerlo delle cattive intenzioni di Adam ed ad impedire il flagello. Dopo quest'avventura, egli si convincerà che il mondo deve sapere dell'esistenza degli Heroes, e grazie aisuoi contatti politici organizzerà un convegno con la stampa per rivelare "un grande segreto per l'umanirà" durante il discorso tuttavia, prima che possa dire una qualunque parola, due colpi di pistola lo colpiscono in pieno facendolo cadere a terra, mentre il suo misterioso sicario scompare nell'ombra.
Terza Serie
Il misterioso sicario di Nathan si rivelerà essere Peter del futuro, venuto ad uccidere Nathan per scongiurare la "catastrofe futura"; tuttavia, Nathan riesce a sopravvivere allo sparo, dopo un lungo intervento in sala operatoria, da li si convince che è stato un miracolo e diventa molto religioso; tanto che il Peter del futuro (che lo ha raggiunto per "finire il lavoro") decide infine di risparmiarlo e di tornare nel futuro. In seguito, inizierà ad avere allucinazioni di Linderman, il quale cerca, come già nella prima stagione di convincerlo che il suo destino sia "diventare presidente",cosa che sembrerebbe essere possibile in quanto la bellissima Tracy Strauss, (gemella segreta di Niki che Nathan inizialmente scoambierà per lei) giunge ad offrirgli la carica di senatore e per divenire la sua segretaria, carica che inizialmente egli rifiuta. Dopo che tuttavia vedrà la piccola Tracy gettarsi da un ponte per farla finita dopo aver scoperto dei suoi poiteri congelanti e del suo stato di esperimanto del dottor Zimmerman, egli, su consiglio di Linderman la salva, tenta di rassicurarla e consolarla e se ne innamora, i due, dopo essere divenuti una coppia, scopriranno da Angela Petrelli che anche il potere di Nathan è artificiale e che a volere che fossero fatti degli esperimanti su di lui è stato nientemeno che il padre Arthur Petrelli. Nathan e Tracy si recano dunque da Mohinder Suresh, in cerca di aiuto, ma il professore, che sta progressivamente diventando un mostro li tramortisce e li blocca per analizzarli; e solo grazie al potere di Tracy che gli congela un braccio, i due riusciranno a scappare dalle sue grinfie.
CURIOSITÀ:
Nathan è staso un pilota dell'esercito americano, paradossalmente il suo potere è proprio volare. Si dice che le ragazze sono spesso attratte da uomini che ricordano il padre, Claire Bennet, nella seconda stagione si fidanza con West Rosen, che ha, ironicamente lo stesso potere di NathanIl se stesso sfigurato dall'esplosione che Nathan vede durante la seconda stagione ricorda molto Due Facce della DC comics.
