Город был основан в 1901 году как железнодорожная станция четвёртого класса Нелидово. Своим названием станция обязана старинному дворянскому роду Нелидовых.

Город расположен в западной части Тверской области, примерно в 230 км к юго-западу от Твери и около 326 км от Москвы, на реке Меже, при впадении в неё реки Семиковки.

Нелидово долгое время развивался как шахтёрский город. Начало добыче угля было положено с работ по изысканию в 1936 году; через несколько лет началось строительство шахт. В 1975 году шахтёры достигли рекордной выработки: более миллиона тонн угля за год. Последняя из крупнейших шахт закрылась в 1996 году.

Город был оккупирован немецко-фашистскими войсками в октябре 1941 года. Освобождение станции и поселка удалось добиться в ночь на 25 января 1942 года, после тяжёлых боёв. За время оккупации и боёв Нелидовский район оказался сильно разрушен, население понесло значительные потери.

После закрытия шахт Нелидово сумело сохранить промышленную сферу: действуют предприятия машиностроения и металлообработки, производства пластмасс, деревообработки, швейной продукции и др.

В Нелидово есть музей шахтёрской славы, где представлена история развития горнодобывающей отрасли и экспозиции с инструментами, фотографиями и документами.

В Нелидово расположен Музейно-выставочный центр, где проходят выставки художников из разных регионов.

Одной из природных достопримечательностей района является Центрально-Лесной заповедник, большая охраняемая территория с богатой флорой и фауной.

Нелидово получил статус города в 1949 году.

Согласно переписи 2024 года, в Нелидово проживает около 17,8 тысяч человек.