Nikolaos Kessanlis syntyi Thessalonikissa vuonna 1930. Hän opiskeli maalausta Ateenan taidekorkeakoulussa Yannis Moralisin johdolla vuosina 1950–1955 ja työskenteli samaan aikaan Jannis Spyropoulosin ja Nikos Nikolaoun avustajana. Hänen tämän kauden teoksensa havainnollistavat, miten tuolloin tärkein moderni akateeminen taidesuuntaus eli kubismi vaikutti hänen työhönsä. Nikolaos Kessanlis sai apurahan Ateenan Italia-instituutilta ja muutti Roomaan vuonna 1955 opiskellakseen restaurointia Instituto Centrale del Restauro instituutissa. Roomassa oleskellessaan hän työskenteli restauroijana Padovan Eremitani-kirkossa kirkon seinämaalausten parissa. Italiassa hän perusti Gruppo Sigma -ryhmän yhdessä Yannis Gaitisin, Dimitris Kontosin, Vlassis Caniarisin ja Kostas Tsoclisin kanssa.
Osoitettuaan taiteellisen tietämyksensä hänet valittiin Ateenan taidekorkeakoulun professoriksi vuonna 1981, ja hän asettui seuraavan vuoden alussa pysyvästi Ateenaan. Hän toimi myös korkeakoulun rehtorina vuoteen 1996 asti.
Levoton taiteilija, joka ei koskaan lakannut kokeilemasta tekniikoita ja menetelmiä, onnistui ylittämään perinteisten maalausmateriaalien rajat ja on koko uransa ajan ollut avantgarde-taiteen eturintamassa. Hän siirtyi sovinnaisemmista postkubistisista sommitelmista epäviralliseen taiteeseen ja abstraktiin ekspressionismiin, sitten mekaaniseen taiteeseen ja lopulta valomekaanisiin teoksiin, joita hän loi herkistetylle kankaalle tai sementille ja joihin hänet nyt yhdistetään.
Vuosi 1961 merkitsi Nikolaos Kessanlisille siirtymistä erittäin nykyaikaisten näkökohtien pariin. Hän asettui sinä vuonna Pariisiin, jossa hän solmi läheiset siteet uudet realistit -taideryhmän ja sen taustalla olevan teoreetikon Pierre Restanyn kanssa. Tänä aikana hän perehtyi löytöesineiden (objets trouvés) ja tekstiilien käyttöön ja loi tämän seurauksena Gestures-sarjansa. Viisi vuotta myöhemmin hän oli kehittänyt ja hionut fotomekaanista tekniikkaansa Reformations-sarjassa. Tästä eteenpäin hän tasapainotteli maalausta (jonka pariin hän palasi 1990-luvulla) ja kiinnostustaan mekaniikkaa kohtaan.
Hän asetti esille teoksia jo vuonna 1952 ja asetti sen jälkeen kolme teosta nähtäville Panhelleniossa. Ensimmäinen soolonäyttely pidettiin vuonna 1957 Obelisco-galleriassa Roomassa. Sen jälkeen hänen merkittävimpiä näyttelyjään on pidetty muun muassa seuraavissa: Venetsian biennaali (1958, 1976, 1988), São Paulon biennaali (1961, 1963), Pariisin nuorten taitelijoiden biennaali (1963, 1965), Nikos Kessanlis -retrospektiivi 1955–1997, Makedonian nykytaiteen museo Thessalonikissa (1997), Ateenan biennaali (2007), Nikos Kessanlis: From Matiere to the Image, nykytaiteen museo, Elefsina-kulttuurikeskus (2007).
Nikos Kessanlis kuoli Ateenassa vuonna 2004. Hänen kuolemansa jälkeen hänen teoksistaan on järjestetty useita retrospektiivejä (AD Gallery -galleriassa (2006) ja nykytaiteen museossa Ateenassa (2007)), ja vuonna 2009 julkaistiin hänen työtään koskeva monografia.
