Era el hermano menor del un poco más influyente compositor renacentista Giovanni María Nanino; nació en Vallerano, en Viterbo, o más probablemente en Roma; la fecha de nacimiento, indicada alrededor de 1560 en todos los diccionarios, debe ser retrocedida al menos un lustro, teniendo en cuenta el bautismo en Vallerano el 30 de junio de 1577 de su primer hijo, Marcantonio. Sobre el lugar de nacimiento, la mencionada acta de bautismo del hijo mayor lo declara "Romano". Es posible que la familia Nanino, procedente de la diócesis de Tivoli, donde nació Giovanni Maria, se estableciese en Roma alrededor de 1555 (probablemente al servicio de los Farnese) y luego se trasladó a Vallerano, que formaba parte del ducado farnesiano de Castro. También en el acta bautismal del segundo hijo Giovanni Pietro (Vallerano, 15 de noviembre de 1579), y en el acta de muerte de 1618, Nanino aparece como "Romano".

Fue 'puer cantus' (niño cantor) en la iglesia matriz de Vallerano (Sant'Andrea) y estudió con su hermano; de Vallerano era su esposa Maddalena, con quien se casó en 1575; allí nacieron los hijos varones, allí en 1587 murió una hija cuyo nombre no se conoce. Antes de instalarse en Roma, permaneció en Vallerano algún tiempo como maestro di cappella. La primera mención de una actividad musical lo muestra en la cercana Viterbo, donde dirigió el tercer coro en la solemne representación de la "Passione" de Curzio Faiani (Santa María della Verità, 22 de Marzo de 1582).

Edición discográfica de Motetes de Giovanni Bernardino Nanino

Luego de su nombramiento en San Luigi dei Francesi, se asoció al Cardenal Peretti Montalto, un adinerado e influyente patrocinador del arte y la música, y puede haber servido como maestro, compositor y archivero para el Cardenal en su iglesia, San Lorenzo in Damaso, en Roma (diciembre de 1608), trabajando también en el edificio contiguo de la Cancillería, la casa del cardenal: su nombre aparece en los 'roles' sobrevivientes de la familia (1612-16), y es probable que ya hubiera trabajado antes para Montalto; ciertamente el Cardenal recibió lecciones personales de él, como atestiguó el alumno Domenico Massenzio en su "Psalmodia Op. 9" (1631). En este informe se refiere la participación de Nanino como compositor de los coros y ejecutante del bajo continuo en el recital del "Amor pudico", 'festín epitalámico con bailes sobre texto de Jacopo Cicognini, dado en el carnaval de 1614 en la Cancillería para la boda Peretti-Cesi.

Para dos de sus obras impresas (las de 1611 y 1618) obtuvo del Papa Pablo V un privilegio de diez años de edición y venta; la música se propagó más allá de Roma. Como su hermano, fue celebrado maestro, actividad desarrollada junto a Giovanni Maria hasta 1606, luego solo; su alumno favorito fue Paolo Agostini, quien en 1610 se casó con su hija Vittoria. Además de los tenidos en común con Giovanni Maria, son recordados los alumnos Fabio Costantini (que publicó más tarde varias composiciones del maestro en las colectivas editadas por él entre 1614 y 1621), Alessandro Costantini, Stefano Fabri junior y Giuseppe Giamberti.

A principios de 1618 (posiblemente después del 27 de marzo, cuando se celebra en San Lorenzo in Damaso la solemne estación de Cuaresma) debe haber pedido permiso del servicio para retirarse con su esposa a Vallerano, donde murió y fue enterrado en la iglesia parroquial de San Vittore. La noticia llegó de inmediato a Roma: el 26 de mayo en su lugar fue nombrado su yerno Paolo Agostini. La viuda vivió en Vallerano hasta 1623 o 1625.

Giovanni Bernardino Nanino se coloca en una posición particular: alumno de su hermano Giovanni Maria, y junto con él profesor de tantos futuros maestros de la tradición polifónica romana, es uno de los polifonistas más significativos de la generación posterior a Giovanni Pierluigi da Palestrina, proseguidores de los modelos del 'princeps musicae'; pero en el clásico contrapunto del siglo XVI se impregna, sin distorsionarse, de la nueva concepción armónica, del uso del bajo continuo, de la tendencia a la reducción de las voces, del estilo concertante con solos vocales y presencias instrumentales. Si, por lo tanto, por formación y actividad la pertenencia de los dos Nanino a la tradición polifónica romana es innegable, bastó la diferencia de edad respecto del hermano mayor para causar innovaciones significativas en las composiciones del más joven; en particular, el uso del teclado fue afín a Giovanni Bernardino, buen organista: en la ejecución del perdido "Amor pudico" acompañó las voces 'con el sonido de un suavísimo órgano', y su alumno fue Alessandro Costantini, activo como organista por toda la vida.

Nanino fue enormemente admirado por sus propios colegas, como Salvatore Sacchi que en 1607 lo incluía entre los excelentes autores en la escritura para ocho voces, Paolo Agostini, que lo definía en 1627 como maestro de aquellos que saben en la profesión, Antimo Liberati, que lo consideraba compositor de admirable ingenio que dio mayor luz a la profesión, Giuseppe Ottavio Pitoni, que en su “Guida armonica” (h. 1690) cita el motete a doble coro “O beatum pontificem” come modelo de estilo contrapuntista.

La música de Nanino de los 1580 y 1590 es conservadora en lenguaje, evitando las tendencias experimentales de su hermano y Marenzio, prefiriendo en cambio incorporar la técnica y el estilo expresivo de los compositores romanos más tempranos como Palestrina. Después de aproximadamente 1610 adoptó la técnica del bajo continuo en sus obras sacras, apenas una tendencia conservadora y, significativamente, algo que su hermano nunca hizo. Mucha de su primera música es secular (como madrigales), pero publicó varios libros de motetes después de 1610, después de la muerte de su hermano. Se ha tratado de especular que cuando escribió música en el mismo formato que su hermano, escogió medios estilísticos opuestos, y después de la muerte de su hermano adoptó rápidamente el estilo progresista de la época, usándolo para escribir música en las mismas formas que su hermano había usado más conservadoramente.