Počátky společnosti Nucor jsou spojeny s výrobcem automobilů Ransomem E. Oldsem, který v roce 1897 založil společnost Olds Motor Vehicle Company (společnost se později stala Oldsmobile, součástí General Motors Corporation). V roce 1905 Olds opustil společnost Oldsmobile a založil novou společnost REO Motor Car Company v Lansingu ve státě Michigan. Přestože výrobky společnosti REO (včetně luxusního vozu REO Flying Cloud a nákladního vozu REO Speed Wagon) byly oblíbené, nebyly ziskové a společnost v roce 1938 vyhlásila bankrot.

Po reorganizaci se společnost REO přeorientovala z osobních na nákladní vozy, ale i nadále trpěla ztrátami. V prosinci 1954 prodala REO veškeré své výrobní provozy společnosti Bohn Aluminum and Brass Corporation.

Společnost po prodeji svých provozů zahájila likvidační řízení, ale skupina disidentských aktivistických akcionářů, kteří si všimli existence využitelné daňové ztráty, v září 1955 úspěšně napadla likvidaci v rámci boje o plné moci a donutila REO převzít malou společnost Nuclear Consultants, Inc. v rámci zpětného převzetí. Společnost byla přejmenována na „Nuclear Corporation of America Inc.“ a přestěhovala se do kanceláří v Empire State Building v New Yorku. Pokus organizace přetvořit se na společnost poskytující služby v jaderném průmyslu byl neúspěšný, a tak se po vzoru jiných společností v 50. a 60. letech pokusila stát konglomerátem a přesunula své sídlo do Phoenixu v Arizoně. Provedla několik akvizic, včetně společnosti Vulcraft Corporation, výrobce ocelových nosníků se sídlem ve Florencii v Jižní Karolíně. Společnost Vulcraft založil Sanborn Chase (není příbuzný s Chase & Sanborn Coffee), který zemřel v mladém věku a společnost odkázal své vdově. Společnost Nuclear koupila společnost Vulcraft od Chaseovy vdovy v roce 1962 a najala F. Kennetha Iversona jako generálního ředitele. V březnu 1965 společnost opět vyhlásila bankrot. Správní rada propustila prezidenta společnosti Nuclear (a musela mu vrátit jeho služební letadlo), ale nemohla za něj najít náhradu. Nakonec Samuel Siegel (není příbuzný s mandolinistou Samuelem Siegelem), účetní společnosti Nuclear a Iversonův přítel, který chtěl společnost opustit, oznámil představenstvu, že v ní zůstane za dvou podmínek: Iverson se stane prezidentem a on (Siegel) finančním ředitelem. Představenstvo souhlasilo.

Iverson a Siegel reorganizovali Nucor kolem jeho jediného ziskového podniku, výrobce oceli Vulcraft. Všechny ostatní podniky byly buď prodány, nebo zlikvidovány. V roce 1966 společnost přestěhovala své sídlo do Charlotte v Severní Karolíně, aby byla blíže hlavnímu závodu Vulcraft.

V roce 1968, kdy nemohla získat výhodné ceny oceli od amerických výrobců a nebyla spokojena s tehdy dostupnou dováženou ocelí, se Iverson, vzděláním metalurg, rozhodl rozšířit vertikální působnost společnosti Nucor o výrobu oceli výstavbou první válcovny ocelových tyčí v Darlingtonu v Jižní Karolíně. Společnost se rozhodla zakoupit elektrickou obloukovou pec, která byla mnohem levnější než tradiční vysoká pec na výrobu oceli, s úvěrem ve výši 6 milionů dolarů zajištěným veškerým majetkem společnosti. Zpoždění výroby a problémy s personálem způsobily, že akcie společnosti klesly na haléře, ale v letech 1971 a 1972 zisky prudce vzrostly.

V roce 1972 společnost uznala, že se nyní jmenuje špatně, a přijala svůj současný název Nucor Corporation. Společnost Nucor si všimla poptávky po levných komoditních ocelových výrobcích (např. armovací pruty) a začala je vyrábět. Začala prodávat ocel dalším společnostem, které předtím dovážely ocel horší kvality.

Od své reorganizace se společnost Nucor stala lídrem v oblasti recyklačních technologií a rozšířila své působení na trhu. V roce 1988 se společnost Nucor stala prvním recyklátorem oceli, který začal vyrábět nosníky se širokými přírubami o hloubce 40″. V témže roce společnost otevřela divizi stavebních výrobků.

V roce 1989 společnost Nucor otevřela závod v Crawfordsville ve státě Indiana, první miniprovozovnu na světě, která vyráběla plochou válcovanou ocel pomocí technologie tenkých desek.

V březnu 2000 byl vytvořen společný podnik, který ze 47,5 % vlastnila společnost Nucor, ze 47,5 % společnost BlueScope a z 5 % společnost IHI Corporation za účelem získání licence na technologii Castrip. Tato technologie umožnila kontinuální odlévání ocelových plechů přímo z roztavené oceli bez nutnosti použití těžkých, drahých a energeticky náročných válců. Díky tomu jsou válcovny postavené touto technologií výrazně levnější a zabírají podstatně méně místa než jiné válcovny.

V září 2000 byl generálním ředitelem společnosti jmenován Dan DiMicco, který byl dříve generálním ředitelem vysoce ziskového společného podniku Nucor-Yamato Steel.

V následujících letech společnost provedla několik akvizic; v roce 2001 získala společnost Auburn Steel, což byla její první akvizice za posledních 36 let. V roce 2002 Nucor koupil společnost Birmingham Steel včetně závodu Mississippi Steel a provozů v Birminghamu ve státě Alabama. V roce 2004 společnost Nucor získala společnost Corus Tuscaloosa a v roce 2005 koupila společnosti Fort Howard Steel a Marion Steel. V roce 2006 společnost Nucor získala společnosti Connecticut Steel, Verco Decking a Harris Steel. Akvizice společnosti Harris Steel v hodnotě 1,07 miliardy dolarů rozšířila společnost Nucor o výrobu hotové výztuže, která měla silný trh díky zvýšeným výdajům na infrastrukturu. V roce 2007 získala divize Nucor Building Systems společnosti Magnatrax, čímž posílila svůj podíl na trhu systémů pro montované kovové budovy. V březnu 2008 společnost Nucor koupila společnost David J. Joseph Company, jednoho z největších zprostředkovatelů šrotu a recyklačních společností ve Spojených státech, aby získala větší kontrolu nad dodávkami surovin a cenami. V roce 2012 společnost Nucor koupila společnost Skyline Steel.

John J. Ferriola byl jmenován generálním ředitelem společnosti Nucor a Daniel R. DiMicco byl s účinností od 1. ledna 2013 jmenován výkonným předsedou představenstva. DiMicco odešel do důchodu 1. ledna 2014.

V roce 2014 společnost koupila společnost Gallatin Steel Company. V roce 2015 společnost získala další závody na výrobu tyčí za studena v Ohiu a Georgii. V roce 2016 společnost Nucor oznámila akvizici válcovny ocelových plechů v Longview v Texasu a válcoven konstrukčních trubek v Mississippi, Alabamě a Illinois. Akvizice těchto závodů rozšířila možnosti společnosti Nucor na trhu s plechy a doplnila sortiment výrobků společnosti o konstrukční trubky.

V dubnu 2017 společnost oznámila modernizaci válcovací tratě v závodě na výrobu výztužných a signálních tyčí v Marionu ve státě Ohio v hodnotě 85 milionů USD.

V srpnu 2017 společnost získala společnost St. Louis Cold Drawn, Inc.

6. září 2019 společnost Nucor oznámila, že John Ferriola (generální ředitel) na konci roku odejde do důchodu a na jeho místo nastoupí Leon J. Topalian.

V prosinci 2019 společnost oznámila akvizici společnosti TrueCore Insulated Panels.

V březnu 2020 zahájil společný podnik společnosti s JFE Steel v Mexiku výrobu.

V březnu 2020 zahájila společnost výrobu.