Med temperaturer på Indian Wells över 105 grader, Evans bröt i öppningsspelet men värld nummer fem Nishikori slog tillbaka omedelbart och fångade uppsättningen i 42 minuter.
Breaks byttes igen i början av den andra innan Nishikori förseglade matchen i en timme och 24 minuter.
Kyle Edmund är också ute, 6-4 7-6 (7-5) att försvara mästare Novak Djokovic.
Efter den överraskande nederlag av värld nummer ett Andy Murray i händerna på kval Vasek Pospisil föregående kväll, Evans, 26, producerade en livlig prestation, men några pricken noggrannhet från Nishikori såg honom bryta igen i spel åtta av den första uppsättningen.
Världsnummer 41 Evans, som slog Dustin Brown i föregående omgång, fortsatte att ofta matcha kvaliteten på sin japanska motståndares marksim men gradvis bleknade när den säkra Nishikori flyttade igenom för att möta Gilles Muller i Luxemburg i omgång tre.
Ta reda på hur du kommer in i tennis i vår speciella guide.
Brittiskt nummer två Dan Evans blev slagen 6-3 6-4 av Japans Kei Nishikori i den andra omgången av BNP Paribas Open.