فرای سپس به همراه خانواده به ایالت ایلینوی نقل مکان کرد. در دوران نوجوانی با مطالعه داستان‌های تاریخی به شرق و تاریخ آن علاقمند شد و به همین سبب هم‌زمان با تحصیل در رشته فلسفه در دانشگاه ایلینوی، در رشته تاریخ نیز به تحصیل پرداخت و زبان عربی و ترکی و هنرهای اسلامی را آموخت.
او پس از گذراندن دوره‌های چین‌شناسی و باستان‌شناسی چین و ژاپن، زبان فارسی هم آموخت.
در سال‌های ۱۹۴۳ و ۱۹۴۴ به ایران و افغانستان و هند سفر کرد و در این سفرها به آثار باستانی علاقه وافری یافت. در سال ۱۹۴۶ با ارائه ترجمه کتاب تاریخ بخارای از انجمن بورسیه‌های دانشگاه هاروارد بورسیه شد و در دانشکده مطالعات مشرق‌زمین و آفریقا در لندن به تحصیل زبان سغدی و پهلوی پرداخت و پس از بازگشت به هاروارد شروع به تدریس انسان‌شناسی و تاریخ و مذاهب خاورمیانه کرد و هم‌زمان زبان ارمنی را آموخت. به سبب تلاش وی برای ایجاد کرسی تدریس زبان ارمنی و ارمنی‌شناسی در دانشگاه هاروارد، لقب «ارمنی افتخاری» را دریافت کرد.
تلاش‌های او منجر به ایجاد کرسی تدریس مطالعات ایرانی در دانشگاه کلمبیا شد و به عنوان اولین استاد کرسی مطالعات ایرانی منصوب شد. بعدها آن‌جا را به قصد هاروارد ترک کرد.
هم‌چنین یکی دیگر از کارهای فرای در هاروارد، تأسیس مرکز مطالعات خاورمیانه بود. او یکی از بنیادگذاران مرکز مطالعات خاورمیانه در تهران بود و نخستین مدرسه تابستانی مطالعات ایرانی را در دانشگاه شیراز سازمان داد.
فرای سفرهای متعددی به ایران کرد که از جمله آنها می‌توان به سفرش در اوایل دهه هشتاد اشاره کرد.
وی در ۹۱ سالگی و در مرداد ۱۳۸۹ (ژوئیه ۲۰۱۰) از سوی محمود احمدی‌نژاد خانه‌ای تاریخی و مجلل در اصفهان برای زندگی در ایران تا پایان عمرش دریافت کرد. او در وصیتش خواسته تا پس از مرگش در اصفهان و در کنار رودخانه زاینده رود نزدیک آرامگاه پروفسور آرتور پوپ شرق‌شناس معروف به خاک سپرده شود.
از میان کتاب‌های بسیاری که فرای درباره تمدن ایران و ایرانیان نوشته‌است می‌توان به کتاب‌های زیر اشاره کرد:
ترجمه تاریخ بخارا
میراث باستانی ایران
عصر زرین فرهنگ ایران
تاریخ باستانی ایران
نلسون فرای، ریچارد، میترا (مهر) در باستان شناسی ایران، ترجمه ابوالقاسم اسماعیل پور مطلق، مجله باستان شناسی و تاریخ، سال دوم، شماره ۲، ۱۳۶۷،
ویرایش چهار جلد از کتاب تاریخ ایران کمبریج (از یورش اعراب تا زمان سلجوقیان)
ریچارد نلسون فرای در روز پنج شنبه 27مارس 2014 (هفتم فروردین ۱۳۹۳) در سن ۹۴ سالگی در شهر بوستون درگذشت.
