Tim Blake Nelson (Tulsa; 11 de mayo de 1964) es un actor y director de cine estadounidense. Entre sus papeles más conocidos se incluyen Delmar O'Donnell en O Brother, Where Art Thou? (2000), el Dr. Pendanski en Holes (2003), Daniel «Danny» Dalton Jr. en Syriana (2005), el Dr. Samuel Sterns en The Incredible Hulk (2008), Richard Schell en Lincoln (2012) y Buster Scruggs en La balada de Buster Scruggs (2018).
Nació en Tulsa, Oklahoma, hijo de Ruth Kaiser Nelson, una notable activista social y filántropa de Tulsa. Nelson es judío; sus abuelos maternos escaparon de la Alemania nazi poco antes de la Segunda Guerra Mundial, trasladándose al Reino Unido en 1938 y emigrando hacia Estados Unidos en 1940.
Comenzó a actuar durante la secundaria. Asistió al Oklahoma Summer Arts Institute en Quartz Mountain Resort Arts and Conference Center de Lone Wolf (Oklahoma). En 1982 se graduó en el Holland Hall de Tulsa, y en 1986 se graduó en la Universidad Brown, donde estudió arte y cultura clásica. En 1990 se graduó en la Academia Juilliard.