Współpracował z takimi dyrygentami jak Pierre Boulez, Riccardo Chailly, Charles Dutoit, Walerij Giergijew, Eugen Jochum, Fabio Luisi, Lorin Maazel, Kurt Masur, Rudolf Kempe, Václav Neumann, Seiji Ozawa, André Previn, Giennadij Rożdiestwienski, David Zinman i Hugh Wolff.
Wielkie sukcesy przyniosły mu także występy z Marthą Argerich w Europie, Japonii, Brazylii, Argentynie i USA. 2 października 2010 na koncercie inauguracyjnym XVI Konkursu Chopinowskiego wystąpił razem z nią, wykonując Sonatę D-dur KV 381 Mozarta, Rondo A-dur Schuberta, Wariacje b-moll na temat Haydna Brahmsa oraz Sonatę na dwa fortepiany i perkusję Bartóka.
Jego płyty wydawały m.in. Sony/CBS, Teldec, Deutsche Grammophon i Decca RecordsNelson Freire. discogs.com [dostęp 2021-11-02]. Otrzymał także tytuł Solisty Roku przyznawany przez francuskie Victoires de la Musique (2002) i nominację do Grammy za najlepszą płytę solową (nagranie Chopina, 2006).
Wydane przez Wydawnictwo Agora nagrania Nelsona Freire Chopin – Tom 3 – Etiudy uzyskały certyfikat platynowej płyty.
Zmarł 1 listopada 2021 w wyniku upadku we własnym domu w Joá w zachodniej części Rio de Janeiro.