A Nucor eredete Ransom E. Olds autógyártóhoz köthető, aki 1897-ben alapította az Olds Motor Vehicle Company-t (a vállalatból később a General Motors Corporation részét képező Oldsmobile lett). Olds 1905-ben elhagyta az Oldsmobile-t, és új céget alapított, a REO Motor Car Company-t a michigani Lansingban. Bár a REO termékei (köztük a fényűző REO Flying Cloud autó és a REO Speed Wagon teherautó) népszerűek voltak, nem voltak nyereségesek, és a vállalat 1938-ban csődöt jelentett.

A csődszanálás után a REO a személyautókról a teherautókra helyezte át a hangsúlyt, de továbbra is veszteséges volt. 1954 decemberében a REO eladta teljes gyártási tevékenységét a Bohn Aluminum and Brass Corporationnek.

A vállalat az eladás után felszámolási eljárást kezdeményezett, de egy disszidens aktivista részvényesekből álló csoport, észrevéve a felhasználható adóveszteség meglétét, 1955 szeptemberében sikeresen megtámadta a felszámolást egy proxy fight keretében, és arra kényszerítette a REO-t, hogy egy fordított felvásárlás keretében vegye át a Nuclear Consultants, Inc. nevű aprócska nukleáris szolgáltató vállalatot. A vállalatot átnevezték “Nuclear Corporation of America Inc.”-re, és a New York-i Empire State Buildingben lévő irodákba költöztették. A szervezet kísérlete, hogy nukleáris ipari szolgáltatásokat nyújtó vállalattá alakítsa át magát, nem járt sikerrel, és az 1950-es és 60-as években más vállalatok példáját követve megpróbált konglomerátummá válni, és székhelyét az arizonai Phoenixbe helyezte át. Számos felvásárlást hajtott végre, köztük a Vulcraft Corporationt, egy acélgerendákat gyártó vállalatot a dél-karolinai Florence-ben. A Vulcraftot Sanborn Chase (nem rokona Chase & Sanborn Coffee-nak) alapította, aki korán meghalt, és a vállalatot özvegyére hagyta. A Nuclear 1962-ben megvásárolta a Vulcraftot Chase özvegyétől, és F. Kenneth Iversont vette fel vezérigazgatónak. 1965 márciusában a vállalat ismét csődöt jelentett. Az igazgatótanács kirúgta a Nuclear elnökét (és vissza kellett adnia neki az üzleti repülőgépét), de nem találtak helyette másikat. Végül Samuel Siegel (nem rokona a mandolinista Samuel Siegelnek), a Nuclear könyvelője és Iverson barátja, aki el akarta hagyni a vállalatot, arról tájékoztatta az igazgatótanácsot, hogy két feltétellel maradna a vállalatnál: Iverson lesz az elnök, ő (Siegel) pedig a pénzügyi igazgató. Az igazgatótanács elfogadta.

Iverson és Siegel átszervezte a Nucort az egyetlen nyereséges üzletága, a Vulcraft acélgyártó körül. Az összes többi üzletágat vagy eladták, vagy felszámolták. 1966-ban a vállalat áthelyezte székhelyét az észak-karolinai Charlotte-ba, hogy közelebb legyen a Vulcraft fő üzeméhez.

1968-ban, mivel nem tudott kedvező acélárakat kapni az amerikai gyártóktól, és elégedetlen volt az akkoriban kapható importált acéllal, a kohász végzettségű Iverson úgy döntött, hogy a Nucort vertikálisan kiterjeszti az acélgyártásra, és megépíti első acélrúdgyárát a dél-karolinai Darlingtonban. A vállalat egy elektromos ívkemencét választott, amely sokkal olcsóbb volt, mint a hagyományos acélkohó, a vállalat teljes vagyonával biztosított 6 millió dolláros kölcsönnel. A termelés késedelmei és a személyzeti problémák miatt a vállalat részvényei fillérekig zuhantak, de a nyereség 1971-ben és 1972-ben szárnyalt.

1972-ben a vállalat, felismerve, hogy most már rossz a neve, felvette a jelenlegi nevét, a Nucor Corporationt. A Nucor meglátta a keresletet az alacsony költségű alapanyag acéltermékek (pl. betonacél) iránt, és megkezdte azok gyártását. Elkezdtek acélt értékesíteni más vállalatoknak, amelyek korábban rosszabb minőségű acélt importáltak.

Az átszervezés óta a Nucor vezető szerepet töltött be az újrahasznosítási technológiában, és bővítette piaci jelenlétét. 1988-ban a Nucor lett az első acél újrahasznosító, amely 40″ mélységű széles peremű gerendákat gyártott. A vállalat még ugyanebben az évben megnyitotta az építőipari termékek üzletágát.

1989-ben a Nucor megnyitotta az Indiana állambeli Crawfordsville-ben a világ első olyan mini-malmát, amely vékonylemezes technológiával gyártott síkhengerelt acélt.

2000 márciusában a Nucor 47,5%-os, a BlueScope 47,5%-os és az IHI Corporation 5%-os tulajdonában lévő közös vállalatot alapítottak a Castrip technológia licencelésére. Ez a technológia lehetővé tette az acéllemezek folyamatos öntését közvetlenül az olvadt acélból, nehéz, drága és energiaigényes hengerek nélkül. Ennek eredményeként az ezzel a technológiával épített malmok lényegesen olcsóbbak és lényegesen kevesebb helyet foglalnak el, mint más malmok.

2000 szeptemberében Dan DiMiccót, a vállalat nagy nyereségű Nucor-Yamato Steel vegyesvállalatának korábbi vezérigazgatóját nevezték ki vezérigazgatónak.

A következő években a vállalat több felvásárlást hajtott végre. 2001-ben a vállalat felvásárolta az Auburn Steel-t, 36 év után először. 2002-ben a Nucor megvásárolta a Birmingham Steel-t, beleértve a Mississippi Steel üzemet és az alabamai Birmingham-i üzemet. 2004-ben a Nucor felvásárolta a Corus Tuscaloosa vállalatot, 2005-ben pedig a Fort Howard Steel és a Marion Steel vállalatot. 2006-ban a Nucor felvásárolta a Connecticut Steelt, a Verco Deckinget és a Harris Steelt. A Harris Steel 1,07 milliárd dolláros felvásárlása a Nucort kiterjesztette a gyártott betonacél gyártására, amelynek erős piaca volt a megnövekedett infrastrukturális kiadások miatt. 2007-ben a vállalat Nucor Building Systems részlege felvásárolta a Magnatraxet, ami megerősítette részesedését az előre gyártott fémépítési rendszerek piacán. 2008 márciusában a Nucor megvásárolta a David J. Joseph Company-t, az Egyesült Államok egyik legnagyobb fémhulladék-közvetítő és újrahasznosító vállalatát, hogy jobban ellenőrzése alá vonja nyersanyagellátását és árait. 2012-ben a Nucor megvásárolta a Skyline Steel-t.

John J. Ferriolát nevezték ki a Nucor vezérigazgatójává, Daniel R. DiMiccót pedig 2013. január 1-jei hatállyal ügyvezető elnökké. DiMicco 2014. január 1-jén vonult nyugdíjba.

2014-ben a vállalat megvásárolta a Gallatin Steel Company-t. 2015-ben a vállalat további hideghordó rúdgyártó létesítményeket vásárolt Ohioban és Georgiában. 2016-ban a Nucor bejelentette egy acéllemezgyár megvásárlását a texasi Longview-ban, valamint szerkezeti csőgyárakat Mississippiben, Alabamában és Illinois-ban. Ezeknek a létesítményeknek a megvásárlása bővítette a Nucor képességeit a lemezpiacon, és szerkezeti csövekkel egészítette ki a vállalat termékkínálatát.

2017 áprilisában a vállalat bejelentette, hogy 85 millió dollár értékben korszerűsíti a hengerművet az Ohio állambeli Marionban található betonacél és jelzőoszlop üzemében.

2017 augusztusában a vállalat felvásárolta a St. Louis Cold Drawn, Inc.

2019. szeptember 6-án a Nucor bejelentette, hogy John Ferriola (vezérigazgató) az év végén nyugdíjba vonul, és helyét Leon J. Topalian veszi át.

2019 decemberében a vállalat bejelentette a TrueCore Insulated Panels felvásárlását.

2020 márciusában a vállalat és a JFE Steel mexikói vegyesvállalata megkezdte a termelést.

2020 márciusában a vállalat és a JFE Steel mexikói közös vállalata megkezdte a termelést.