Urodził się w 1972 roku w Gdyni. W roku 1996 z wyróżnieniem ukończył studia w Akademii Muzycznej im. Fryderyka Chopina w Warszawie w klasie dyrygentury symfoniczno-operowej prof. Bogusława Madeya.
Od stycznia 1997 do kwietnia 2011 roku pełnił funkcję dyrektora naczelnego i artystycznego Filharmonii Białostockiej, a następnie, od 2005 roku, Opery i Filharmonii Podlaskiej. Od września 2016 do września 2019 roku pełnił funkcję dyrektora Opery Wrocławskiej
Artysta prowadzi ożywioną działalność koncertową, współpracując z czołowymi teatrami operowymi i orkiestrami filharmonicznymi w kraju. Występuje także na wielu estradach świata – w USA, Wielkiej Brytanii, Korei, Meksyku, Maroku, Hiszpanii, Estonii, Finlandii, na Litwie, Łotwie, Ukrainie, w Rosji, Białorusi, Niemczech, Szwecji, Francji, Belgii i Portugalii.
Jest także dyrektorem artystycznym i dyrygentem Warszawskiej Orkiestry Kameralnej „Filharmonia” oraz dyrygentem gościnnym Teatru Wielkiego – Opery Narodowej w Warszawie. Wraz z Orkiestrą Opery i Filharmonii Podlaskiej zrealizował liczne tournées zagraniczne. W sierpniu 2005 roku z pianistą Stanisławem Drzewieckim wystąpił w Parlamencie Europejskim w Brukseli w koncercie inaugurującym obchody 25. rocznicy powstania „Solidarności”.
W czerwcu 2006 roku poprowadził wykonanie Jutrzni Krzysztofa Pendereckiego w Smolnym Soborze w Sankt Petersburgu z udziałem solistów i chórów rosyjskich. W 2009 roku wystąpił w Berwald Halle w Sztokholmie i siedzibie Orkiestry Symfonicznej w Göteborgu. W grudniu 2009 roku Orkiestra Opery i Filharmonii Podlaskiej pod jego batutą zagrała koncerty w Wielkiej Brytanii, gdzie w ramach obchodów Roku Polskiego „Polska! Year” wystąpiła w londyńskiej Cadogan Hall, a także w Royal College of Music.
Artysta często włącza do swoich programów koncertowych utwory polskich kompozytorów, w tym dzieła twórców mniej znanych, tworzących na emigracji. Jego nagrania dzieł Aleksandra Tansmana i Zygmunta Stojowskiego spotkały się z bardzo dobrym przyjęciem w kraju (nominacje do Fryderyka) i za granicą (płyta z utworami Stojowskiego w lutym 2009 otrzymała prestiżową nagrodę Editor’s Choice Gramophone). W kwietniu 2012 otrzymał nagrodę Fryderyk za album z dziełami Ignacego Jana Paderewskiego – Koncertem fortepianowym i Fantazją polską.
Marcin Nałęcz-Niesiołowski posiada bogaty dorobek fonograficzny, ponad 25 płyt CD/DVD. Dokonał też szeregu nagrań radiowych i telewizyjnych oraz muzyki filmowej (m.in.: M. Zielińskiego, W. Pawlika, J.A.P. Kaczmarka, Z. Preisnera). Drugą dziedziną jego zainteresowań i działalności artystycznej jest śpiew solowy, który ukończył w Akademii Muzycznej w Łodzi pod kierunkiem prof. Leonarda Andrzeja Mroza.
Artysta jest laureatem wielu nagród i wyróżnień – otrzymał m.in. nagrodę Ministra Kultury „Ad Astra” ufundowaną dla młodych, utalentowanych twórców kultury (2001), Srebrny Krzyż Zasługi za wkład do rozwoju kultury narodowej i osiągnięcia w pracy zawodowej (2004) oraz Srebrny Medal „Zasłużony Kulturze Gloria Artis” (2006).
W 2007 roku w Uniwersytecie Muzycznym Fryderyka Chopina w Warszawie uzyskał stopień doktora nauk muzycznych, a następnie w 2010 roku doktora habilitowanego. Od października 2012 rozpoczął pracę na stanowisku profesora Akademii Muzycznej im. Stanisława Moniuszki w Gdańsku, prowadząc klasę dyrygentury symfoniczno-operowej. W lutym 2021 postanowieniem Prezydenta RP otrzymał tytuł profesora sztuki.
4 czerwca 2014 roku, w obecności m.in.: Prezydenta RP Bronisława Komorowskiego i Prezydenta Stanów Zjednoczonych Ameryki Baracka Obamy oraz innych znamienitych gości, podczas uroczystego koncertu na Placu Zamkowym w Warszawie, podsumowującym obchody 25-lecia Wolności, poprowadził prawykonanie Kantaty „Wolność” Włodka Pawilka. W listopadzie 2014 roku poprowadził premierowe przedstawienie baletu 1914. w Teatrze Wielkim – Operze Narodowej, a w lutym 2015 roku, w Operze Wrocławskiej, premierę Eugeniusza Oniegina Piotra Czajkowskiego.
W kwietniu 2016 otrzymał kolejnego Fryderyka w kategorii „Album roku: muzyka współczesna” za płytę Symphony of Providence Pawła Łukaszewskiego. W listopadzie 2016 roku ponownie poprowadził premierę baletową w Teatrze Wielkim – Operze Narodowej Chopiniana/Bolero/Chroma m.in.: z utworem Chroma Joby’ego Talbota w choreografii Wayne’a McGregora oryginalnie wystawionym w Royal Opera House w Londynie.
We wrześniu 2018 roku otrzymał powołanie od Ministra Kultury i Dziedzictwa Narodowego do nowo zainaugurowanej Rady ds. Szkolnictwa Artystycznego, jako jeden z 13 przedstawicieli różnych środowisk twórczych związanych ze szkolnictwem artystycznym.
Z kolei w listopadzie 2018 nominowany był do Wrocławskiej Nagrody Muzycznej 2018 w kategorii muzyka poważna, za „mistrzowskie wykonanie oratorium Via Crucis Pawła Łukaszewskiego w Operze Wrocławskiej.”
