Nucor vindt zijn oorsprong bij autofabrikant Ransom E. Olds, die in 1897 Olds Motor Vehicle Company oprichtte (het bedrijf werd later Oldsmobile, onderdeel van General Motors Corporation). In 1905 verliet Olds Oldsmobile en richtte hij een nieuw bedrijf op, REO Motor Car Company, in Lansing, Michigan. Hoewel de producten van REO (waaronder de luxueuze REO Flying Cloud auto en de REO Speed Wagon truck) populair waren, waren ze niet winstgevend en het bedrijf vroeg in 1938 het faillissement aan.

Na de reorganisatie van het faillissement verlegde REO zijn focus van auto’s naar vrachtwagens, maar bleef verlies lijden. In december 1954 verkocht REO zijn volledige productieactiviteiten aan Bohn Aluminium and Brass Corporation.

Het bedrijf startte een liquidatieprocedure na de verkoop van zijn activiteiten, maar een groep dissidente activistische aandeelhouders, die het bestaan van een bruikbaar fiscaal verlies opmerkten, betwistten met succes de liquidatie in een proxy-gevecht in september 1955 en dwongen REO om een piepklein nucleair dienstenbedrijf genaamd Nuclear Consultants, Inc. over te nemen in een omgekeerde overname. Het bedrijf werd omgedoopt tot “Nuclear Corporation of America Inc.” en verhuisde naar kantoren in het Empire State Building in New York City. De poging van de organisatie om zichzelf om te vormen tot een dienstverlenend bedrijf voor de nucleaire industrie was niet succesvol en het bedrijf volgde het voorbeeld van andere bedrijven in de jaren 50 en 60 door te proberen een conglomeraat te worden en zijn hoofdkantoor te verplaatsen naar Phoenix, Arizona. Het bedrijf deed verschillende overnames, waaronder de Vulcraft Corporation, een fabrikant van stalen balken gevestigd in Florence, South Carolina. Vulcraft was opgericht door Sanborn Chase (geen relatie tot Chase & Sanborn Coffee), die op jonge leeftijd overleed en het bedrijf aan zijn weduwe naliet. Nuclear kocht Vulcraft in 1962 van Chase’s weduwe en nam F. Kenneth Iverson aan als algemeen directeur. In maart 1965 vroeg het bedrijf opnieuw faillissement aan. De Raad van Bestuur ontsloeg de president van Nuclear (en moest hem zijn zakenvliegtuig teruggeven), maar kon geen vervanger vinden. Uiteindelijk liet Samuel Siegel (geen relatie tot de mandolinist Samuel Siegel), een accountant van Nuclear en vriend van Iverson, die het bedrijf had willen verlaten, de Raad van Bestuur weten dat hij bij het bedrijf zou blijven onder twee voorwaarden: Iverson zou president worden en hij (Siegel) zou CFO worden. De Raad van Bestuur ging hiermee akkoord.

Iverson en Siegel reorganiseerden Nucor rond zijn enige winstgevende bedrijf, de staalfabrikant Vulcraft. Alle andere bedrijven werden ofwel verkocht of geliquideerd. In 1966 verhuisde het bedrijf zijn hoofdkantoor naar Charlotte, North Carolina om dichter bij de belangrijkste Vulcraft-fabriek te zijn.

In 1968, niet in staat om gunstige staalprijzen te krijgen van Amerikaanse fabrikanten en ontevreden met het geïmporteerde staal dat op dat moment beschikbaar was, besloot Iverson, een metallurg van opleiding, om Nucor verticaal uit te breiden in de staalproductie door de bouw van zijn eerste stalen staafwalserij in Darlington, South Carolina. Het bedrijf koos voor de aankoop van een elektrische vlamboogoven, die veel goedkoper was dan de traditionele staalhoogoven met een lening van $6 miljoen die door alle activa van het bedrijf werd gedekt. Productievertragingen en personeelsproblemen deden de aandelen van het bedrijf dalen tot pennies, maar de winsten stegen in 1971 en 1972.

In 1972 nam het bedrijf, erkennend dat het nu een verkeerde naam had, zijn huidige titel aan, Nucor Corporation. Nucor zag de vraag naar goedkope stalen basisproducten (bijv. betonijzer) en begon deze te produceren. Zij begonnen staal te verkopen aan andere bedrijven die voorheen staal van inferieure kwaliteit hadden geïmporteerd.

Sinds de reorganisatie werd Nucor een leider in recyclingtechnologie en breidde het zijn marktaanwezigheid uit. In 1988 werd Nucor de eerste staalrecycler die brede flensbalken met een diepte van 40″ produceerde. Het bedrijf opende datzelfde jaar zijn divisie bouwproducten.

In 1989 opende Nucor een faciliteit in Crawfordsville, Indiana, de eerste miniwalserij ter wereld om platgewalst staal te produceren met behulp van thin-slab technologie.

In maart 2000 werd een joint venture opgericht, die voor 47,5% in handen was van Nucor, voor 47,5% van BlueScope en voor 5% van IHI Corporation, om de Castrip-technologie in licentie te geven. Deze technologie maakte continu gieten van plaatstaal direct uit gesmolten staal mogelijk zonder de noodzaak van zware, dure en energieverslindende walsen. Als gevolg hiervan zijn fabrieken die met deze technologie zijn gebouwd aanzienlijk goedkoper en nemen ze aanzienlijk minder ruimte in beslag dan andere fabrieken.

In september 2000 werd Dan DiMicco, voorheen de algemeen directeur van de zeer winstgevende Nucor-Yamato Steel joint venture, benoemd tot CEO.

In de jaren die volgden, deed het bedrijf verschillende overnames; in 2001 kocht het bedrijf Auburn Steel, de eerste overname in 36 jaar. In 2002 kocht Nucor Birmingham Steel, inclusief de fabriek in Mississippi Steel en de activiteiten in Birmingham, Alabama. In 2004 verwierf Nucor Corus Tuscaloosa, en in 2005 kocht het Fort Howard Steel en Marion Steel. In 2006 verwierf Nucor Connecticut Steel, Verco Decking, en Harris Steel. De overname van Harris Steel ter waarde van $ 1,07 miljard breidde Nucor uit met de productie van gefabriceerd betonstaal, dat een sterke markt had als gevolg van de toegenomen uitgaven voor infrastructuur. In 2007 verwierf de divisie Nucor Building Systems Magnatrax, waardoor het marktaandeel van Nucor in de markt van prefab metalen bouwsystemen werd vergroot. In maart 2008 kocht Nucor de David J. Joseph Company, een van de grootste schroothandelaars en recyclingbedrijven in de Verenigde Staten, om meer controle te krijgen over zijn grondstoffentoevoer en -prijzen. In 2012 kocht Nucor Skyline Steel.

John J. Ferriola werd benoemd tot Chief Executive Officer van Nucor, en Daniel R. DiMicco werd benoemd tot Uitvoerend Voorzitter, met ingang van 1 januari 2013. DiMicco ging met pensioen op 1 januari 2014.

In 2014 kocht het bedrijf Gallatin Steel Company. In 2015 verwierf het bedrijf extra koude afwerking staaffaciliteiten in Ohio en Georgia. In 2016 kondigde Nucor de overname aan van een staalplatenfabriek in Longview, Texas, en structurele buizenfabrieken in Mississippi, Alabama en Illinois. De overname van deze faciliteiten breidde de mogelijkheden van Nucor in de plaatmarkt uit en voegde structurele buis toe aan de productmix van het bedrijf.

In april 2017 kondigde het bedrijf een upgrade van $ 85 miljoen aan van de walserij in zijn Marion, Ohio betonstaal- en wegwijzeringoperatie.

In augustus 2017 verwierf het bedrijf St. Louis Cold Drawn, Inc.

Op 6 september 2019 kondigde Nucor aan dat John Ferriola (CEO) aan het einde van het jaar met pensioen zou gaan en zou worden vervangen door Leon J. Topalian.

In december 2019 kondigde het bedrijf de overname van TrueCore Insulated Panels aan.

In maart 2020 begon de joint venture van het bedrijf met JFE Steel in Mexico met de productie.