Nikolaos Kessanlis blev født i Thessaloniki i 1930. Han studerede malerkunst ved Athens kunstakademi under Yannis Moralis fra 1950 til 1955 og arbejdede samtidig som assistent for Jannis Spyropoulos og Nikos Nikolaou. Hans værker fra denne periode illustrerer den indflydelse, som kubismen – der på dette tidspunkt var den vigtigste moderne kunstretning – havde på hans arbejde. Han modtog et stipendium fra det italienske institut i Athen og flyttede til Rom i 1955 for at studere restaurering ved Instituto Centrale del Restauro. Her arbejdede han som konservator ved Eremitani-kirken i Padua i forbindelse med restaureringen af kirkens vægmalerier. I Italien stiftede han Gruppo Sigma sammen med Yannis Gaitis, Dimitris Kontos, Vlassis Caniaris og Kostas Tsoclis.
Efter at have bevist sin kunstneriske ekspertise fik han et professorat ved Athens kunstakademi i 1981, og han slog sig permanent ned i Athen i begyndelsen af det følgende år. Han fungerede også som rektor for skolen indtil 1996.
Nikolaos Kessanlis var en rastløs kunstner, som uophørligt eksperimenterede med teknikker og metoder, og det lykkedes ham at transcendere de traditionelle malematerialer, hvilket har medvirket til, at han har været helt på forkant i avantgardebevægelsen i hele sin karriere. Fra de mere konventionelle, post-kubistiske kompositioner bevægede han sig videre til en uformel kunst, abstrakt ekspressionisme, derefter til mekanisk kunst og endelig til sine fotomekaniske værker, der var skabt på sensibiliseret stof eller cement – den type værker, som han nu er associeret med.
Året 1961 kom til at markere en bevægelse i retning af overvejelser af den mest moderne art for Kessanlis. Dette år slog han sig ned i Paris, hvor han knyttede tætte bånd til kunstnergruppen Nouveaux Realistes og deres teoretiker Pierre Restany. I løbet af denne periode stiftede han bekendtskab med brugen af fundne genstande (objets trouvés) og tekstiler, hvilket førte til skabelsen af hans Gestures-serie. Fem år senere blev hans fotomekaniske teknik udviklet og finpudset i form af Reformations-serien. Fra dette tidspunkt og fremefter balancerede han sin malerkunst (som han igen hengav sig til i 1990’erne) med sine tilbøjeligheder, hvad angik mekanisk kunst.
Han udstillede sine arbejder så tidligt som i 1952, hvor han udstillede tre værker på Panhellenio. Hans første soloudstilling nogensinde fandt sted i 1957 på Obelisco-galleriet i Rom. Af bemærkelsesværdige udstillinger kan nævnes: Venedig-biennalen (1958, 1976, 1988), Sao Paulo-biennalen (1961, 1963), Paris-biennalen for unge kunstnere (1963, 1965), Nikos Kessanlis (retrospektiv udstilling 1955–1997), det makedonske museum for moderne kunst, Thessaloniki (1997), Athen-biennalen (2007), Nikos Kessanlis: From Matiere to the Image, det nationale museum for moderne kunst, Elefsinas kulturcenter (2007).
Nikos Kessanlis døde i 2004 i Athen. Efter hans død er der blevet arrangeret adskillige retrospektive udstillinger af hans arbejde (AD-galleriet (2006), det nationale museum for moderne kunst, Athen (2007)), og en monografi om hans arbejde blev udgivet i 2009.
