À dix-neuf ans, il entre chez Sandrews, la compagnie suédoise, et apprend le métier de cinéaste avec le grand Julius Jaenzon. On lui confie tout à fait par hasard la prise de vues de scènes d'intérieur de la Nuit des forains de Bergman (1953). Au cours du tournage, les deux hommes apprennent à se respecter mutuellement, mais le chef opérateur attitré de Bergman est alors Gunnar Fischer, et c'est seulement en 1959, avec la Source, que Nykvist commence à travailler régulièrement avec lui. Il a, depuis lors, apporté sa contribution à la plupart des films de Bergman, qui lui ont valu une réputation internationale fondée sur des éclairages remarquables, tant en couleurs que monochromes : il fait en effet preuve d'un talent particulier dans l'utilisation des filtres, et on ne connaît pas d'équivalent à la transparence et à la limpidité de ses images. Nous ne mentionnerons que le spectaculaire travail sur la couleur qui caractérise Toutes ces femmes (1964) et les gros plans stupéfiants de Persona (1966) ; les panoramiques fluides de l'Heure du loup (1968) et la prédominance des rouge sang dans Cris et Chuchotements (1972) ; l'évocation d'un Berlin hideux, en proie à la folie, dans l'uf du serpent (1977), et les subtils camaïeux de gris de De la vie des marionnettes (1980). On peut se demander si, sans l'habileté de Nykvist, Bergman aurait su exploiter avec le même talent le décor naturel de l'île de Fårö, ou s'il aurait su maîtriser aussi efficacement les hasards de la technique télévisuelle lors du tournage du Rite (1969), de Scènes de la vie conjugale (1973) ou de la Flûte enchantée (1975).Nykvist, qui est l'un des rares membres européens de l'American Society of Cinematographers (ASC), a collaboré à de nombreux films de premier plan comme Black Moon (L. Malle, 1975), le Locataire (R. Polanski, 1976), la Petite (Malle, 1978), Le facteur sonne toujours deux fois (B. Rafelson, 1980), Un amour de Swann (V. Schlöndorff, 1984), Après la répétition (I. Bergman, id.), Dream Lover (A. Pakula, 1985), le Sacrifice (A. Tarkovski, 1986), Katinka (M. von Sydow, 1988), Une autre femme (W. Allen, 1989), Kristin Lavransdatter (Liv Ullmann, 1995). Lauréat d'un Oscar pour Cris et Chuchotements en 1973, Nykvist est aussi l'auteur de deux longs métrages, le Pont de vigne (Lianbron, 1965) et Oxen (1991), et d'un grand nombre de courts métrages, sur la nature africaine pour la plupart. Son fils, Carl-Gustaf Nykvist, est également metteur en scène. Il a signé plusieurs documentaires avant de réaliser les Femmes sur le toit (Kvinnorna på taket, 1989) et l'Arme étincelante (Blankt Vapen, 1991). Il a réalisé un documentaire sur son père, La lumière me tient compagnie (Ljuset håller mig sällskap, 2000).
