Sa carrière internationale commence en 1959. Il joue alors régulièrement avec les Berliner Philharmoniker, le Leipzig Gewandhaus, les Münchner Philharmoniker, la Bayerische Rundfunk, le Concertgebouw Orchestra d’Amsterdam, le Rotterdam Philharmonic, le Danish Radio Symphony, le St. Petersburg Philharmonic, le Royal Philharmonic, le London Symphony, le BBC Scottish Symphony, le BBC Symphony, l'Israel Philharmonic, l’Orchestre national de France, l’orchestre de Paris, l’orchestre de la Suisse Romande et tous les grands orchestres américains (Baltimore, Boston, Chicago, Cleveland, Los Angeles, Montreal, New York, Philadelphia…), sous la direction d'illustres chefs tels que Pierre Boulez, Lorin Maazel, Charles Dutoit, Kurt Mazur, André Prévin, David Zinman, Vaclav Neumann, Valery Gergiev ou encore Rudolf Kempe.
Au cours de sa carrière, Nelson Freire a été l’invité régulier de tous les grands festivals d'Europe, des États-Unis et d'Israël. Il joue régulièrement en duo avec la pianiste Martha Argerich.
Nelson Freire a enregistré un très large répertoire, chez CBS, Teldec, Philips, Deutsche Grammophon et Berlin Classics. Pianiste émérite, il remporte notamment le prix Edison en 1972 pour son enregistrement des vingt-quatre préludes de Chopin. Il décède le 1er novembre 2021 à l'âge de 77 ans chez lui à Rio de Janeiro, et restera dans les mémoires comme l'un des artistes classiques les plus appréciés du 20e siècle, aussi bien sur scène qu'en coulisses.
