Przyszedł na świat jako Raymond Nicholas Kienzle Jr. w rodzinie o niemiecko-norweskich korzeniach. Studiował architekturę u Franka Lloyda Wrighta. Zanim wkręcił się do branży filmowej, działał w teatrze i w radiu. Jako reż. debiutował filmem o rabusiach bankowych, Oni żyją w nocy (1948), pamiętanym głównie z pionierskiego użycia helikoptera do filmowania. W początkach kariery pracował dla RKO kierowanego przez Howarda Hughesa. Podobno to Hughes załatwił, że Nicholasa Raya nie wpisano na czarną listę mimo jego przeszłości związanej z Partią Komunistyczną. W zamian był zmuszony kręcić filmy niezgodne z jego poglądami, tj. Latający marynarze (1951) z Johnem Wayne’em. W latach 50. stworzył trzy zróżnicowane produkcje, które mają ogromne znaczenie dla amerykańskiego kina. Pierwszy to film noir Pustka (1950) z Humphreyem Bogartem, trzeci to młodzieżowy klasyk Buntownik bez powodu (1955) z niezapomnianą rolą Jamesa Deana. Ale w tym miejscu najbardziej interesuje nas drugi (wg chronologii) tytuł – Johnny Guitar (1954) nazywany „westernem feministycznym”, jako że głównymi antagonistami są kobiety. Ten film, jak również styl reżysera były szczególnie doceniane w Europie, m.in. przez twórców francuskiej Nowej Fali. Ray nakręcił jeszcze dwa inne westerny, cieszące się o wiele mniejszym powodzeniem: Run for Cover (1955) z Jamesem Cagneyem i Prawdziwa historia Jesse Jamesa (1957) z Robertem Wagnerem (wbrew tytułowi – wg scenariusza Nunnally’ego Johnsona do Jessego Jamesa z 1939).