محمدرضا نعمت‌زاده در تیر ماه سال ۱۳۲۴ در شهر تبریز زاده شد. او تحصیلات مقدماتی خود را در این شهر به انجام رساند، سپس به تهران نقل مکان کرد و در مدرسه جامعه تعلیمات اسلامی سیدجعفری و بعد در دبیرستان فیاضی، تحصیل کرد. او ۲ سال آخر تا دریافت مدرک دیپلم متوسطه را در دبیرستان علوی گذراند. در اواسط دهه ۱۳۴۰ او برای ادامه تحصیلات، راهی ایالات متحده آمریکا شد و در سال ۱۳۴۷ مدرک کارشناسی مهندسی محیط‌‌زیست را از دانشگاه ایالتی کالیفرنیا در سن لوئی ابیسپو دریافت کرد. او در زمان تحصیل در آمریکا، با مشارکت گروهی از دانشجویان ایرانی مقیم ایالات متحده، انجمن اسلامی غرب آمریکا را تأسیس کرد. سپس برای ادامه تحصیل در مقطع فوق لیسانس مدیریت صنعتی، وارد دانشگاه کالیفرنیا، برکلی شد، ولی تحصیلات در مقطع کارشناسی ارشد را نیمه‌کاره رها کرد و در اواخر دهه ۱۳۴۰ به ایران برگشت. از همان ماه‌های آغازین بازگشت به ایران، جذب بخش خصوصی شد و در دوره‌ای نیز، دبیر آموزش و پرورش بود و مبحث موتور و مکانیک را در مقطع دبیرستان تدریس می‌کرد و تا سال ۱۳۵۶ نیز در کارخانه‌ای خانوادگی، مدیر فنی بود. از اواخر سال ۱۳۵۶ به‌طور کامل به جریان انقلاب پیوست و با محمدجواد باهنر از طریق فعالیت‌های فرهنگی و با اکبر هاشمی رفسنجانی و محمدعلی رجایی نیز در جریان اعتصابات صنعت نفت آشنا شد. پس از انقلاب ۱۳۵۷ نعمت‌زاده به مدت ۱۰ ماه، در سال ۱۳۵۸ وزیر کار و رفاه اجتماعی بود. او بین سال‌های ۱۳۵۹ تا ۱۳۶۰ و از ۱۳۶۸ تا ۱۳۷۶ به‌ترتیب در دولت‌های محمدعلی رجایی و اکبر هاشمی رفسنجانی وزیر صنایع بوده است. نعمت‌زاده در دولت اول و دوم سید محمد خاتمی، معاونت وزیر نفت در امور پتروشیمی و مدیرعاملی شرکت ملی صنایع پتروشیمی ایران را برعهده داشت. او سمت‌هایی چون معاونت سازمان صنایع دفاع، ریاست هیئت مدیره و مدیرعاملی توانیر را نیز برعهده داشته‌است. او در کابینه اول محمود احمدی‌نژاد معاون وزیر نفت در امور پالایش و پخش و مدیرعامل شرکت ملی پالایش و پخش فراورده‌های نفتی ایران بود. در سال ۱۳۸۶ از معاونت وزیر نفت برکنار و به سمت مشاور عالی وزیر نفت منصوب شد، که بعد از مدتی از سمت مشاور ارشد وزیر نفت برکنار شده و بازنشسته شد. او در سال ۱۳۹۲ در کابینه یازدهم وزیر صنعت، معدن و تجارت شد. او در دولت دوازدهم، به عنوان مشاور وزیر نفت (بیژن نامدار زنگنه) فعالیت می‌کرد.