Nolan nació en Herlong (California) pero su familia luego mudó a Oroville cuando era joven. En febrero 1965, con 17 años de edad, casó con su novia de colegio Carole Widener. Graduó de la Escuela Secundaria de Orville en 1966. Fue seleccionado en la Repechage de las Grandes Ligas de Béisbol 1966 entré la primera ronda con el puesto de decimotercero.^[1]​

Debutó en las Grandes Ligas cuando solo tenía 18 años de edad. Un tirador fuerte, Nolan tenía un debut prometedor en el 15 de abril de 1967 cuando se ponchó al costado entre la primera entrada entre una victoria 7–3 contra los Astros de Houston. En el 7 de junio, se ponchó beisbolista legendaria Willie Mays cuatro veces entre un juego.^[2]​ Tenía quince ponches entré el juego, pero fue sacado en el octavo después de sueleando tres carreras de un jonrón de Willie McCovey con los Gigantes de San Francisco ganando 4-3.^[3]​ Después del juego, Mays dijo: «el pibe fue bien».^[4]​ Terminó la temporada con un registró de 14–8, terminando en cuarto puesto entre la Liga Americana en su promedio de carreras limpias permitidas de 2.58 y en 206 ponches, terminando en tercer en el anual novato del año atrás de Tom Seaver de los Mets de Nueva York y Dick Hughes de los Cardenales de San Luis.

En 1970, Nolan registró 18–7 con 181 ponches y un promedio de carreras limpias permitidas de 3.26, ayudando los Rojos a ganar el gallardete anual de la Liga Nacional y estableciéndose como uno de los mejores lanzadores de la liga. Nolan lanzó nueve entradas de un balón blanqueado para conseguir una victoria en la décima entrada del primer juego del anual Serie de Campeonato de la Liga Nacional contra los Piratas de Pittsburgh. Luego se perdió contra los Orioles de Baltimore en el primer juego de la Serie Mundial de 1970.

Después de un registró decepcionante de 12–15 en 1971, marcó 13 victorias para la Juego de Estrellas de las Grandes Ligas de Béisbol 1972. Seleccionado para representar la Liga Nacional, Nolan sufrió por dolores en su cuello y sus hombros, forzando él a retirarse del juego. Después de una rehabilitación de sus lesiones, regresó y terminó la temporada con un registró de 15–5 y un promedio de carreras limpias permitidas de 1.99, dirigiendo la liga entré su porcentaje de victorias de .750 y fue segundo a Steve Carlton en su registró de promedio de carreras limpias permitidas. Entre la Serie Mundial de 1971 contra los Atléticos de Oakland, fue parte del equipo qué perdió el primer juego con seis entradas y tres carreras y fue sacado del juego temprano en el sexto juego con 41⁄3 entradas y una carrera limpia.

Problemas sobre sus brazos forzó Nolan a faltar la mayoridad de la temporada 1973 y se faltaba la totalidad de la temporada 1974. Regresó en 1975 en buena forma, yendo con un registró de 15–9 y un promedio de carreras limpias permitidas de 3.16. Entre la Serie Mundial de 1975 contra las Medías Rojas de Boston, solo lanzó seis entradas entré dos aperturas. En 1976, duplicó su registró de 15–9 y conseguido su primera victoria entré un partido de la Serie Mundial en 1976 contra los Yankees de Nueva York en el último juego de la Serie en una victoria de cuatro juegos. Con nuevos problemas en sus brazos y hombros, Nolan quiso a retirarse en 1977 después de una carrera breve con los Ángeles de California.

En 1975, ganó el Premió Hutch, regalado a un jugador de las Grandes Ligas qué se «ejemplifica el espíritu luchador y competitivo de Fred Hutchinson por perseverar entré adversidad». El premió es presentado por el Centro del Cáncer Fred Hutchinson.

En su carrera de diez temporadas, Nolan compiló un registró de 110–70 con 1,039 ponches, un promedio de carreras limpias permitidas de 3.08, 45 partidos completos, 14 blanqueadas y 1,674.2 entradas lanzadas entré 250 juegos con 247 aperturas. En su once juegos de la postemporada, fue 2–2 con un promedio de carreras limpias permitidas de 3.34 entré 59.1 entradas.^[5]​

Nolan fue un excelente lanzador del campo, cometiendo solo tres errores en 287 chances totales para un porcentaje fildeando de .990, uno de los mejores en la historia de lanzadores donde sus carreras fueron para diez temporadas o más.^[6]​

Después de retirándose de béisbol, trabajó 25 años en Las Vegas, inicialmente cómo un distribuidor de blackjack en el Golden Nugget y luego como un anfitrión ejecutivo para otros hoteles y casinos invitados incluyendo El Mirage y Gold Country Casino. En 1999, un parqué de béisbol en Oroville fue renombrado al Complejo Deportivo Gary Nolan. Fue incluido en la Salón de la Fama de los Rojos de Cincinnati en 1983.^[2]​^[7]​

Regresó a Oroville en 2003 donde se fue involucrado con varios organizaciones cívicos y caritativas y trabajas con lanzadores del colegio. En 2011, fue incluido en la Salón de Fama de la Escuela Secundaria del Distrito de Oroville.^[8]​

• Estadísticas de carrera por la MLB, Baseball-Reference.com, Baseball-Reference.com (menores) o Gary Nolan en Baseballbiography.com