Nguyễn Văn Tường là đại thần phụ chính của nhà Nguyễn. Ông xuất thân từ một gia đình lao động nghèo thuộc làng An Cư, huyện Triệu Phong, tỉnh Quảng Trị.

Năm 1850, ông đậu cử nhân, được nhận chức huấn đạo (phụ trách việc dạy và học) tại huyện Mộ Đức, tỉnh Quảng Ngãi. Năm 1853, huyện Thành Hóa, thuộc tỉnh Quảng Trị được thành lập. Ông được bổ làm tri huyện ở đó cho đến 9 năm sau. Tại đây, ông đã xây dựng được một căn cứ địa tốt cho Huế. Ông lại chứng tỏ là một người rất có tâm và tài trong việc đoàn kết người Thượng với người Kinh. 

Năm 1862, ông vào kinh đô Huế giữ chức biện lí Bộ Binh, rồi vào Quảng Nam làm án sát. Năm 1864, ông được chuyển đổi làm phủ doãn kinh đô (tỉnh Thừa Thiên và đạo Quảng Trị). Năm 1866, vì cuộc khởi nghĩa Chày vôi nổ ra trong phạm vi quản lí, ông bị cách chức. 

Từ 1866 đến 1868, Nguyễn Văn Tường trở lại huyện Thành Hóa, với chức trách bang biện (tham mưu), tiếp tục xây dựng căn cứ địa Thành Hóa (Tân Sở về sau). Trong hai năm này, ông lại được cấp ấn quan phòng với quyền được trực tiếp tâu lên vua những việc thực thi cụ thể cùng những kiến nghị rộng lớn. 

Cũng trong năm Đinh Mão 1867, mặc dù đang ở huyện Thành Hóa, ông vẫn được triều đình và vua Tự Đức điều động vào sứ bộ để vô Gia Định đàm phán với Pháp. Đặc biệt, năm sau, khi sứ bộ dự định đi Paris, ông có viết một bản tấu nổi tiếng, thể hiện tư tưởng "phòng thủ chủ chiến" , đồng thời phê phán "ảo tưởng hòa nghị". 

Năm 1874 Nguyễn Văn Tường vào Gia Định để cùng Lê Tuấn, Nguyễn Tăng Doãn tiếp tục bàn định các điều khoản trong Hiệp ước Giáp Tuất (1874). Năm 1874, ông giữ chức Thượng thư Bộ Hình kiêm Thương bạc đại thần tại kinh đô Huế. Không lâu sau ông được bổ sung vào Viện cơ mật. 

Ngày 23 tháng 5 âm lịch, Ất Dậu (khuya ngày 4 tháng 7, bước sang ngày 5 tháng 7 năm 1885), tuy thi hành kế sách "không biết gì", nhưng thực sự ông cùng Tôn Thất Thuyết chỉ huy cuộc tấn công một cách bất ngờ vào Sứ quán Pháp bên kia sông Hương và doanh trại Pháp tại Mang Cá (Huế), nhưng thất bại. Sau một thời gian ngắn ông bị Pháp bắt và đưa đi lưu đày. Lúc khoảng 4 giờ 30 sáng ngày 30 tháng 7 năm 1886, tại Papeete, một làng trên quần đảo thuộc địa Tahiti của Pháp, Nguyễn Văn Tường mất vì bệnh ung thư cổ họng. Sau một vài tháng quàn giữ, di thể ông được Tôn Thất Đính đưa về Đại Nam.