Nikolaos Kessanlis nació en Salónica en 1930. Estudió pintura en la Escuela de Bellas Artes de Atenas bajo la dirección de Yannis Moralis de 1950 a 1955, trabajando al mismo tiempo como asistente de Jannis Spyropoulos y Nikos Nikolaou. Sus obras de esta época ilustran la influencia que el cubismo, entonces la principal estética académica moderna, ejerció en su obra. Recibió una beca del Instituto Italiano de Atenas y se trasladó a Roma en 1955 para estudiar restauración en el Instituto Centrale del Restauro. Allí trabajó como conservador para la iglesia de los Eremitani en Padua en el contexto de la restauración de su pintura mural. En Italia, creó el Gruppo Sigma junto a Yannis Gaitis, Dimitris Kontos, Vlassis Caniaris y Kostas Tsoclis.
Tras demostrar sus conocimientos artísticos, fue elegido profesor en la Escuela de Bellas Artes de Atenas en 1981 y se estableció definitivamente en la capital griega a principios del año siguiente. También fue rector de la escuela hasta 1996.
Kessanlis, un artista inquieto que nunca dejó de experimentar con técnicas y métodos, logró trascender a los materiales tradicionales de la pintura y se ha situado en posiciones de vanguardia a lo largo de su carrera. De las composiciones poscubistas más convencionales pasó al arte informal, al expresionismo abstracto, luego al arte mecánico y finalmente a sus obras fotomecánicas, creadas sobre tela sensibilizada o cemento, con las que actualmente se le asocia.
El año de 1961 marcó un giro hacia consideraciones sumamente contemporáneas para Kessanlis. Ese año se instaló en París, donde forjó vínculos estrechos con el grupo artístico Nouveaux Realistes y su teórico Pierre Restany. Durante este periodo, se familiarizó con el uso de objetos encontrados (objets trouvés) y textiles, dando lugar a la creación de su serie Gestures. Cinco años después, su técnica fotomecánica se desarrolló y perfeccionó en su serie Reformations. A partir de ahí estableció un equilibrio entre la pintura (que reasumió en la década de 1990) y sus inclinaciones mecánicas.
Expuso sus obras en una fecha tan temprana como la de 1952, y posteriormente mostró tres de sus piezas en el Panhellenio. Su primera muestra en solitario tuvo lugar en 1957, en la galería Obelisco de Roma. Desde entonces, entre sus exposiciones más destacadas figuran las celebradas en: la Bienal de Venecia (1958, 1976, 1988), la Bienal de Sao Paulo (1961, 1963), la Bienal de Jóvenes Artistas de París (1963, 1965), Nikos Kessanlis (retrospectiva 1955–1997), el Museo Macedonio de Arte Contemporáneo, Tesalónica (1997), la Bienal de Atenas (2007), y Nikos Kessanlis: From Matiere to the Image, Museo Nacional de Arte Contemporáneo, Centro Cultural Elefsina (2007).
Nikos Kessanlis murió en 2004 en Atenas. Desde su fallecimiento, se han organizado varias presentaciones retrospectivas de su corpus (galería AD (2006), Museo Nacional de Arte Contemporáneo, Atenas (2007)), y en 2009 se publicó una monografía sobre su obra.
