Родился 10 октября 1930 года в городе Иваново. Поступил на физико-технический факультет МГУ, на базе которого был основан МФТИ. Окончил институт в 1953 году, переехал в Новосибирск, работал в Институте ядерной физики, позднее — в Институте автоматики и электрометрии и в Новосибирском государственном университете, где возглавлял кафедру автоматизации физико-технических исследований.


В 1980-е годы вернулся в Москву, возглавил один из отделов Курчатовского института. В 1981 году стал академиком АН СССР.
Основные научные достижения:
- разработал методы определения параметров плазмы и аппаратуру для измерения ее характеристик;
- в сотрудничестве с А. Будкером и Р. Сагдеевым обнаружил и исследовал бесстолкновительные ударные волны в плазме и получил результаты, подтверждающие существование в плазме ударных волн с шириной фронта меньше длины свободного пробега, определил условия их возбуждения;
- исследовал эффекты укручения фронта волны и его тонкую структуру;
- подтвердил теоретически предсказанную возможность нагрева плазмы в подобных волнах до термоядерных температур.
Воспоминания коллег об академике Нестерихине: «Как-то при случае мы спросили Нестерихина: «Это несправедливо. Зачем вы ему голову отворачиваете?». Ответ был такой: «Потому что она отворачивается»».
Последние десять лет жизни Юрий Ефремович руководил кафедрой «Вычислительные модели технологических процессов» МФТИ.
Юрий Ефремович Нестерихин умер 22 декабря 2010 года.
Проект к 80-летию Физтеха. Академики АН СССР и РАН — выпускники МФТИ.
