P. nursalim có phạm vi phân bố ở vùng biển Tây Thái Bình Dương. Loài này hiện chỉ được tìm thấy tại phía tây bán đảo Đầu Chim (thuộc Tây Papua, Indonesia), trải dài từ phía đông nam đảo Misool (thuộc quần đảo Raja Ampat) về phía đông nam đến vịnh Triton, Tây Papua. Trong giới hạn phạm vi này có 2 loài đồng loại khác với P. nursalim là Paracheilinus cyaneus và Paracheilinus flavianalis. Một cá thể đực duy nhất được chụp ở vịnh Ambon (cách bán đảo Đầu Chim khoảng 500 km về phía tây) bởi William Tan vào năm 2015. Không rõ là có một quần thể P. nursalim xuất hiện ở vị trí này, hay đó chỉ là một cá thể lang thang. P. nursalim sống xung quanh các rạn san hô ở độ sâu khoảng từ 5 đến 50 m, nhưng số lượng tập trung phong phú nhất là trong khoảng 20 – 35 m[2].