Nguyễn Hồng Nhị sinh ngày 22/12/1936, tại Hoài Sơn, Hoài Nhơn, Bình Định. Chưa đầy 18 tuổi, ông xung phong nhập ngũ, được biên chế vào Phòng Tham mưu Khu 5.
Năm 1954, ông tập kết ra Bắc, huấn luyện tại Nghệ An, sau đó tham gia tiễu phỉ Vàng Pao ở Lào. Năm 1960, Nguyễn Hồng Nhị được chọn về học tại Trường Sĩ quan Lục quân. Trong đợt khám tuyển phi công năm 1961, ông trúng tuyển và được cử sang học lái máy bay phản lực MiG-17 ở Kursopskaia, Liên Xô. Năm 1965 tốt nghiệp bay MiG-17, về nước ông được biên chế về Trung đoàn Không quân 921.
Năm 1965, Liên Xô thông báo sẽ viện trợ cho Việt Nam một phi đội máy bay MiG-21. Đây là loại máy bay có tính năng tốt hơn MiG-17, trang bị hỏa lực mạnh hơn, mang được tên lửa và có trần bay, tốc độ bay hơn hẳn MiG-17. Để làm chủ loại máy bay mới, 16 phi công đã tốt nghiệp bay MiG-17 ở Kursopskaia được cử sang Liên Xô học chuyển loại máy bay MiG-21. Đây là khóa đầu tiên của Không quân nhân dân Việt Nam chuyển loại MiG-21, do phi công Nguyễn Hồng Nhị làm trưởng đoàn.
Trận đánh ngày 4/3/1966 đi vào lịch sử, là ngày mở màn chiến thắng của loại máy bay mới, máy bay MiG-21 bắn rơi máy bay Mỹ và cũng là chiến công đầu tiên trong cuộc đời phi công chiến đấu của người anh hùng.
Sau trận đánh ngày 4/3/1966, một niềm vui quá bất ngờ với Nguyễn Hồng Nhị, ông và các phi công từng lập công được vào gặp Bác Hồ, được Bác tặng Huy hiệu của Người.
Chuyến bay mà Thiếu tướng phi công, Anh hùng LLVT nhân dân Nguyễn Hồng Nhị nhớ suốt đời, chuyến bay mà các phi công phải nén đau thương, gạt nước mắt để bước lên máy bay, đấy là chuyến bay ngang Quảng trường Ba Đình để chào Bác Hồ kính yêu.
Trong cuộc đời chiến đấu của mình, Nguyễn Hồng Nhị đã xuất kích hơn 100 trận, bắn rơi 8 máy bay Mỹ, ông là 1 trong số 19 phi công ACE (cấp độ bắn rơi năm máy bay trở lên) của Không quân nhân dân Việt Nam Anh hùng.
Ngày 18/6/1969, phi công Nguyễn Hồng Nhị được Nhà nước phong tặng danh hiệu Anh hùng LLVT nhân dân. Anh hùng LLVT nhân dân Nguyễn Hồng Nhị là Sư đoàn trưởng duy nhất trong Quân chủng Không quân được phong hàm Thiếu tướng (năm 1985).
