Młodość i początki kariery 1970–1997 mały|Nolan uczęszczał do University College London i wykorzystał Galerię Flaxman do sceny w Incepcji (2010). Nolan urodził się w Londynie. Jego ojciec, Brytyjczyk, Brendan James Nolan, był kierownikiem ds. reklamy, a jego matka, Amerykanka, Christina (z domu Jensen), pracowała jako stewardesa i nauczycielka języka angielskiego. Jego dzieciństwo było podzielone między Londyn i Evanston w Illinois. Nolan posiada zarówno brytyjskie, jak i amerykańskie obywatelstwo. Ma starszego brata, Matthew Francisa, skazanego przestępcę, i młodszego brata, Jonathana. Zaczął robić filmy w wieku 7 lat, pożyczając kamerę Super 8 swojego ojca i kręcąc filmy krótkometrażowe z elementami akcji. Wychowując się, Nolan był pod szczególnym wpływem Gwiezdnych wojen (1977), a w wieku około ośmiu lat stworzył animację poklatkową zatytułowaną Space Wars (w hołdzie temu filmowi). Wujek, który pracował w NASA (budował systemy prowadzenia rakiet Apollo), przysłał mu materiał filmowy: „Sfilmowałem je z ekranu i zedytowałem, myśląc, że nikt tego nie zauważy” – zauważył później Nolan. Od 11 roku życia aspirował do zawodu filmowca.