Nuon Chea syntyi vuonna 1926 Battambangin maakunnassa Ranskan Indokiinassa kiinalais-kambodžalaiseen kauppiasperheeseen. Japanin miehitettyä Kaakkois-Aasian maat toisessa maailmansodassa Battambang ja Siam Riap liitettiin Thaimaahan ja Nuon Cheasta tuli maan kansalainen. Vuonna 1942 hän muutti Bangkokiin, jossa kirjoittautui (nimellä Runglert Laodi) opiskelemaan lakia Thammasatin yliopistoon. 1950-luvulla Nuon Chea työskenteli jonkin aikaa ulkoministeriössä Indokiinan osastolla (Phanaek Indochin). 1950 hän liittyi Thaimaan kommunistiseen puolueeseen, jolla oli yhteyksiä Khmer Issarak -liikkeeseen ja Việt Minhiin. Siirryttyään Indokiinan kommunistipuolueen riveihin hänet lähetettiin kotimaahansa Kambodžaan, Ranskan protektoraattiin, jossa valmistauduttiin irrottautumaan entisestä emämaasta. 1953 Nuon Chea siirtyi Laosin kautta Vietnamiin, jossa tutustui Laosin vapautusliikkeen Lao Issaran johtajiin Kaysone Phomvihaneen ja prinssi Souphanouvongiin. Kansallismielisille voittoisan Điện Biên Phủn taistelun jälkeen Nuon Chea siirtyi Phnom Penhiin 1955, jossa tapasi Pol Potin. 1960 hänet nimitettiin Kambodžan kommunistisen puolueen varapääsihteeriksi.