Nilo Procópio Peçanha nasceu na cidade de Campos, no interior do Rio de Janeiro, no dia 2 de outubro de 1867. Era filho de uma família simples ligada ao campo e tinha a pele mulata, o que lhe causou uma série de situações desconfortáveis. Foi muitas vezes subjugado durante sua vida e comenta-se que no seu período como presidente as fotos oficiais do líder político eram retocadas para fazê-lo parecer dono de uma pele mais clara.
Iniciou seus estudos de formação superior na Faculdade de Direito de São Paulo, mas formou-se por fim na Faculdade de Direito de Recife, em 1887, onde abriu um escritório de advocacia. Pouco tempo depois retornou para sua cidade natal e foi um dos fundadores do Clube Republicano, o que o impulsionou para a carreira política.
Antes de tomar posse como vice-presidente de Afonso Pena em 1906, Nilo Peçanha passou por diversos outros cargos políticos e esteve presente nos momentos mais marcantes na nascente República no Brasil. Na Assembléia Nacional Constituinte, durante o governo provisório do presidente marechal Deodoro da Fonseca, foi um dos deputados. Foi também governador e Senador pelo estado do Rio de Janeiro em 1903. Na ocasião da formulação do Convênio de Taubaté, Nilo Peçanha foi um dos signatários.
Finalmente em 1906 na posse do presidente eleito, Afonso Pena, Nilo Peçanha estava presente como vice-presidente da República. O governo de Afonso Pena foi relativamente equilibrado economicamente, a maior crise de seu governo se deu em relação ao seu sucessor na presidência. Afonso Pena preocupou-se muito mais com a administração do Estado e pouco se importou com as movimentações políticas de bastidores, especialmente no que implicava na sucessão política. Essa situação gerou uma crise política chamada de campanha civilista, envolvendo a sucessão. Por ironia do destino, Afonso Pena foi acometido por uma pneumonia no auge da crise política e acabou falecendo em 1909, permanecendo alheio ao processo eletivo que seguiria.
Com a morte do então presidente, o vice, Nilo Peçanha, automaticamente assumiu o cargo para completar o mandato. No exercício da função, embora por pouco tempo, Nilo Peçanha promoveu marcantes medidas para o país. Foi o responsável por restabelecer os ministérios da Agricultura, Indústria e Comércio, que tinham sido extintos no mandato presidencial do marechal Floriano Peixoto. Outras medidas marcantes foram a criação do Serviço de Proteção ao Índio, seguindo sugestão daquele que seria o primeiro diretor da entidade, o tenente-coronel Cândido Rondon, e também inaugurou e fez desenvolver o ensino técnico no Brasil.
Coube a Nilo Peçanha se empenhar na indicação do sucessor ao posto de Presidente da República. O indicado por Nilo Peçanha foi o militar gaúcho marechal Hermes da Fonseca; a campanha foi vitoriosa e apoiada também pelas forças conservadoras das antigas oligarquias, vencendo Ruy Barbosa, que era o candidato de São Paulo e Bahia.
Quando abandonou a presidência passando o cargo para Hermes da Fonseca, Nilo Peçanha se mudou para a Europa onde viveu entre 1910 e 1912. Seu retorno se deu em função de assumir o posto mais uma vez de Senador do estado do Rio de Janeiro. Em 1914 foi eleito governador do Rio de Janeiro, mas não chegou a cumprir todo o mandato, pois foi nomeado para o Ministério das Relações Exteriores em 1917.
Nilo Peçanha tentou se eleger presidente mais uma vez em 1921, mas fracassou nas urnas e foi derrotado por Artur Bernardes. Acabou afastando-se da vida política e faleceu no Rio de Janeiro em 31 de março de 1924.
Foi homenageado batizando a cidade de Nilo Peçanha, na Bahia.