Nordenskiöld blev student 1896, filosofisk kandidat 1898, amanuensis ved Naturhistoriska riksmuseet i Stockholm 1906-08, 1913 intendent ved den etnografiske afdeling i Göteborgs Museum, filosofisk hædersdoktor ved Göteborgs högskola 1916, 1923 professor i etnografi ved Göteborgs högskola og medlem af "Vetenskaps- och vitterhetssamhället" i Göteborg 1918.  Rejser Nordenskiöld har i etnografisk øjemed foretaget resultatrige rejser i Patagonien 1899, i grænsedistrikterne mellem Argentina og Bolivia 1901—02, i Perus og Bolivias grænsetrakter 1904—05, i Bolivia 1908—09, i Bolivia og Brasilien 1913—14. Fra disse rejser har han hjembragt store samlinger, nu for største delen opbevarede i Naturhistorisk Rigsmuseum.  Udstillinger og kongresser På hans initiativ anordnedes i 1907 i Stockholm en righoldig etnografisk udstilling af genstande samlede af svenske missionærer i ulige verdensdele, og i forbindelse hermed blev under hans redaktion udgivet Etnografiska bidrag af svenska missionärer. I Afrika. Han var generalsekretær ved amerikanistkongressen i Göteborg 1923.  Æresmedlemsskaber og hædersbeviser Han var æresmedlem af 15 forskellige geografiske og antropologiske selskaber, herunder fik han i 1916 det danske Geografisk Selskabs guldmedalje.