Giáo sư Nguyễn Xuân Nguyên sinh ngày 21 tháng 1 năm 1907 tại xã Quảng Giao, huyện Quảng Xương, tỉnh Thanh Hóa. Thời niên thiếu ông theo gia đình học tiểu học ở Hà Tĩnh, học trung học ở Vinh, Nghệ An. Lớn lên, ông ra Hà Nội học trường Bưởi. Sau khi đỗ tú tài, năm 1929 ông thi vào học ở trường thuốc Đông Dương và tốt nghiệp bác sĩ y khoa năm 1935 với luận án Góp phần nghiên cứu về bệnh nhiễm khuẩn Malléomyces ở Đông Dương.

Trong thời gian học ở trường thuốc, ông tỏ ra là một sinh viên thông minh, hiếu học, được thầy và bạn kính nể nên khi bước sang năm học thứ năm, ông được tuyển chọn làm trợ lý giải phẫu và khi tốt nghiệp bác sĩ, ông được trường giữ lại làm hướng dẫn viên về bệnh học lâm sàng nhãn khoa (1936-1938) rồi Chủ nhiệm khoa mắt, Chủ nhiệm khoa ngoại (1939-1943), sau đó ông được cử làm giảng viên trường y kiêm Giám đốc nhà thương chữa mắt ở dốc Hàng Gà gần chợ Hôm (Đức Viên).

Đối phó bệnh đau mắt hột

Trong giai đoạn trước năm 1945, tỉ lệ người dân Việt Nam mắc bệnh về mắt rất cao, đặc biệt là bệnh đau mắt hột ở các vùng nông thôn do trình độ vệ sinh quá thấp. Hàng ngày số bệnh nhân bị đau mắt đến nhà thương dốc Hàng Gà rất đông, phải xếp hàng chờ đợi, có khi phải ngủ qua đêm trên vỉa hè chung quanh nhà thương mới đến lượt vào khám. Do trình độ dân trí còn quá thấp, nhiều người khi đau mắt đã dùng các loại lá cây, thậm chí dùng ếch nhái đắp lên mắt làm cho bệnh mắt hột gây thêm nhiều biến chứng như mắt toét ba vành, lông quặm dẫn tới mù lòa (51% bị mù do mắt hột).

Trước tình hình đó, ông đã tập trung nghiên cứu các vấn đề liên quan đến công tác phòng và chống bệnh mắt hột. Chỉ tính từ năm 1935 đến 1945 ông đã công bố 48 công trình nghiên cứu khoa học trên các tạp chí trong và ngoài nước. Do có cống hiến cho khoa học, ông được mời tham dự vào Hội Y học nhiệt đới (1938), Hội Y học Đông Dương (1935-1945), Trường Viễn Đông bác cổ và Hội Nhân chủng học (1940-1945).

Tham gia Chính quyền Cách mạng

Sau Cách mạng tháng 8 năm 1945, tháng 11 năm 1945, ông thôi làm Giám đốc Bệnh viện Mắt để làm Chủ tịch Ủy ban Hành chính Thành phố Hải Phòng[1]. Ông cùng với các ông Lê Quang Đạo, Bí thư Thành ủy kiêm Chủ nhiệm Việt Minh; Hoàng Tùng Bí thư Thành ủy, Vũ Quốc Uy, Phó Chủ tịch Ủy ban hành chính, Lê Đại Thanh Ủy viên Ủy ban Hành chính phụ trách tuyên truyền cùng điều hành tốt công việc trong tình thế khó khăn phức tạp. Tháng 10 năm 1946 khi Chủ tịch Hồ Chí Minh dự hội nghị Fontainebleau (Pháp) trở về bằng đường biển, Giáo sư Nguyễn Xuân Nguyên với tư cách Chủ tịch Ủy ban hành chính thành phố Hải Phòng đã cùng với đại diện Quốc hội, đại diện Chính phủ ra Hạ Long đón đoàn về Hải Phòng.

Sau đó ông tham gia Ủy ban Kháng chiến hành chính Hải Phòng, kiêm Phó Giám đốc Sở Y tế Liên khu 3 [1].

Năm 1948-1952, ông là Ủy viên Ủy ban Kháng chiến hành chính Liên khu 3[2],[3], kiêm Giám đốc Sở Y tế Liên khu 3.

Năm 1952 ông là một trong những cán bộ giảng dạy nòng cốt của trường y sĩ Việt Nam liên khu 3-4 ở Thanh Hóa. Khi trường này sáp nhập với trường Đại học Y khoa ở Việt Bắc, ông vẫn tiếp tục tham gia giảng dạy bộ môn mắt.

Hoạt động sau 1954

Sau năm 1954, ông là một trong 9 cán bộ giảng dạy đầu tiên của trường Đại học Y dược Hà Nội được nhà nước Việt Nam Dân chủ cộng hòa phong hàm Giáo sư và được giao nhiệm vụ chủ nhiệm bộ môn nhãn khoa Trường đại học Y dược Hà Nội kiêm Giám đốc Bệnh viện Mắt rồi Viện trưởng Viện Mắt.

Từ năm 1960 trở đi, ông được bầu vào quốc hội và được cử làm Ủy viên Ủy ban Thường vụ Quốc hội, Phó chủ tịch Tổng hội Y học Việt Nam, Chủ tịch Hội Nhãn khoa và là Ủy viên thường trực của Đảng Xã hội Việt Nam.

Giữa năm 1975, trong chuyến đi công tác ở các tỉnh phía nam, ông bị lâm bệnh đột ngột, được giáo sư Phạm Biểu Tâm phẫu thuật nhưng vì bệnh quá nặng ông đã qua đời.