Родился 17 июня 1940 г. в г.Москве. В 1957 г. окончил среднюю школу и поступил в Московское Высшее техническое училище им. Баумана (энергомашиностроительный факультет), которое закончил в 1963 г. с отличием по специальности инженер-механик по турбостроению. Параллельно с 1961 г. учился на механико-математическом факультете Московского Государственного университета им. Ломоносова, который закончил с отличием в 1965 г. по специальности математика.
С 1963 г. работал в Институте механики МГУ им. Ломоносова младшим, с 1970 г. старшим научным сотрудником, с 1974 г. начальником сектора, с 1980 г. заведующим лабораторией механики многофазных сред. По совместительству с 1972 г. работал профессором на кафедре волновой и газовой динамики механико-математического факультета МГУ им. Ломоносова.
В 1967 г. защитил кандидатскую, а в 1971 г. докторскую диссертацию по физико-математическим наукам, в 1978 г. присвоено звание профессора.
В 1986 г. по приглашению Сибирского Отделения АН СССР с группой учеников переехал в г. Тюмень для организации Тюменского научного центра АН СССР. Работал сначала в должностях заместителя директора Института проблем освоения Севера СО АН СССР и Института теплофизики СО АН СССР, а с 1989 г. директора-организатора Института механики многофазных систем СО АН СССР. По совместительству в 1986 г. организовал кафедру механики многофазных сред в Тюменском Государственном университете.
В 1987 г. был избран членом-корреспондентом АН СССР, а в 1991 г. избран академиком РАН.
В январе 1993 г. был назначен, а в сентябре 1993 г. избран Председателем Уфимского научного центра (УНЦ) РАН. По совместительству с января 1995 г. по январь 2004 г. был Президентом Академии наук Республики Башкортостан. 31 марта 2006 г. освобожден от должности Председателя УНЦ РАН в связи с истечением полномочий. Нигматулину Р.И. были объявлены благодарности Общим собранием УНЦ РАН и Президиумом РАН.
С 01.04.06 назначен и.о. члена Президиума РАН. 31 октября 2006 г. решением Бюро Отделения наук о Земле и Президиума РАН назначен и.о. директора Института океанологии им. П.П.Ширшова РАН, а с 2006 г. по 2016 г. являлся директором Института океанологии им. П.П.Ширшова РАН. С 2017 г. - научный руководитель ИО РАН. Член Президиума РАН. Член Бюро Отделения наук о Земле РАН. С 2010 г. - заведующий Кафедрой газовой и волновой динамики Механико-математического факультета МГУ им. Ломоносова. C 2012 г. Профессор Университета Пурду (Индиана, США) - Special Graduate Faculty Professor of Purdue University.
Два раза (в 1995 и 1999 г.) был избран депутатом Госсобрания Республики Башкортостан, а в 1999 г. был избран депутатом Государственной Думы РФ, где проработал 4 года. Был членом Комитета по экологии, Председателем Высшего экологического Совета и состоял в депутатской группе «Российские регионы». Был автором нескольких законов, в том числе законов об обращении с облученным ядерным топливом. Представлял Государственную Думу в Парламентской ассамблее Совета Европы.
В 1973 г. награжден премией Ленинского комсомола за цикл научных работ по механике сплошных сред, в 1983 г. Государственной премией СССР за цикл научных работ по волновой динамике газожидкостных сред. В 2000 г награжден Орденом Почета. В феврале 2008 года присвоено звание «Почетный доктор Казанского университета». В 2011 году награжден Орденом "За заслуги перед отечеством" IV степени. Награжден премией Правительства Российской Федерации 2012 года в области науки и техники с присвоением звания «Лауреат премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники». В сентябре 2015 года присвоено звание ПОЧЕТНОГО ДОКТОРА Международного университета инновационных технологий (Кыргызстан, г.Бишкек).
Имеет свыше 200 научных публикаций, среди которых 8 книг, является автором 21 авторских свидетельств (патентов). Среди учеников Нигматулина Р.И. 20 докторов и 50 кандидатов наук, 3 директора академических институтов, 1 член-корреспондент РАН.
Нигматулин Р.И. женат, имеет сына и дочь.
С 1979 г. неоднократно выезжал за границу для участия в научных конференциях. С 1993 г. многократно выезжал во Францию, США и Великобританию в длительные командировки для проведения научных работ и чтения курсов лекций.
