Michael Nelle studierte an der Hochschule für Musik, Theater und Medien in Hannover. Schon während des Studiums debütierte er an der Niedersächsischen Staatsoper Hannover mit der Partie des Sonora in Puccinis Oper La fanciulla del west. Als lyrischer Bariton war er am Aalto Musiktheater Essen und dem Staatstheater Wiesbaden fest engagiert. Zu seinen wichtigsten Rollen zählen u. a. Rossinis Figaro (Il barbiere di Sevilla), Mozarts Papageno (Die Zauberflöte), Guglielmo (Così fan tutte) und Masetto (Don Giovanni) sowie Puccinis Sharpless (Madama Butterfly) und Marcello (La Bohème). Auch den Silvio in Leoncavallos I Pagliacci sang er in vielen verschieden Inszenierungen. Besonders am Herzen lag ihm die Titelrolle in Hans Werner Henzes Oper Der Prinz von Homburg. Im Musiktheater Neuschwanstein in Füssen war er in der Produktion Sehnsucht nach dem Paradies als König Ludwig II. zu erleben.
Gastverträge führten ihn u. a. an die Oper Dortmund, das Staatstheater Nürnberg, das Opernhaus Halle, das Staatstheater Karlsruhe, das Musiktheater im Revier Gelsenkirchen, die Oper Frankfurt, die Opéra de Rouen, das Théâtre Royal de La Monnaie – De Munt in Brüssel, die Nederlandse Opera Amsterdam, die Opéra de Lausanne, das Théâtre du Capitole Toulouse und an die Opéra Bastille Paris.
Ab Mitte Dezember 2015 verstärkte Michael Nelle das Leitungsteam des Tiroler Landestheater als persönlicher Referent des Geschäftsführenden Intendanten Johannes Reitmeier, ab der Saison 2020/21 übernahm er dort außerdem die Position des Operndirektors. Mit Beginn der Spielzeit 2023/24 ist er als Leiter des Opernbetriebs und Castingdirektor am Staatstheater Mainz engagiert.