コストロマ県ネレフツキー地区クリュコヴォ村出身。1918年に教員セミナーで教育を受け、1919年から赤軍。ロシア内戦時、前線で戦い、クロンシュタットの反乱の鎮圧に参加、その後カフカースで戦う。1920年から共産党員。1922年、「狙撃」指揮課程を修了。1930年、M.V.フルンゼ名称軍事アカデミーを卒業。1933年3月から空軍に異動し、航空旅団参謀長、飛行隊長、軍管区空軍参謀長を歴任。冬戦争時、北西戦線空軍参謀長。1941年の独ソ戦開始より、北部戦線、およびレニングラード戦線の主力軍の空軍司令官を務めた。1942年春から航空担当の国防人民委員代理（国防次官）、赤軍空軍司令官となる。1943年に航空元帥、1944年2月21日に航空総元帥に昇進。最高総司令部（STAVKA）の代表として、スターリングラード及びクルスクの戦い、北カフカース、ウクライナ、白ロシア、バルト地方、ポーランドの解放作戦、ケーニヒスベルク（現在のカリーニングラード）強襲作戦 、ベルリンの戦い、そして日本の関東軍撃破において、数々の戦線の戦闘航空作戦を調整した。戦後、1946年4月、スターリンの息子のワシーリーがソ連機よりもアメリカ機の方が優れていると愚痴をこぼした後、航空産業相A.シャフリヌイとともに逮捕された。同年5月、シュフリイヌイ、空軍軍事会議議員N.シマノフ、空軍副司令官A.レーピン、空軍発注総局長N.セレズネフ、中央委員会人事局課主任A.ブドニコフ、G.グリゴリヤン等と共に禁固刑を言い渡された。スターリンの死後、1953年5月に恩赦され、空軍に復帰。1953年～1955年、極東航空隊司令官、1954年～1955年、空軍副総司令官を兼任。1956年から民間航空高等航空学校校長。1958年、教授。ソ連邦英雄（2度）。他に多くの勲章やメダルを受賞。著書に「レニングラードの空で」（1970年）がある。
伯備線の建設は南北から進められ、最初に開業したのは北側の伯耆溝口駅 - 伯耆大山駅間で1919年のことである。1926年に足立駅まで到達した。一方、南側は倉敷駅 - 宍粟駅（現在の豪渓駅）間が伯備南線として1925年に開業。以後順次延伸され、備中川面駅まで開業したのは1927年、備中川面駅 - 新見駅 - 足立駅間が開業し全通したのは1928年のことである。ローカル線規格の丙線として建設されており、陰陽連絡路線としてはあまり重要視されてこなかった。しかし1972年の山陽新幹線新大阪駅 - 岡山駅間の開業により状況は一変し、米子・松江・出雲市方面への短絡ルートとして整備されることとなり、キハ181系による特急「やくも」が設定された。さらに一部区間の付け替え・複線化などの改良整備が行われ、1982年の直流電化とともに振り子式電車 381系が投入された。改良が行われる一方、険しい中国山地や新見駅周辺の阿哲渓谷を貫くため単線区間や急カーブも随所に残り、振り子機構を持たない普通列車は備中高梁以北においてしばしば60km/h制限を受けるなど高速化の障害となっている。なお、利便性向上のため将来的にフリーゲージトレインの導入が検討されていたが、多額の整備費をかけても時間短縮効果が見込めないことが判明し導入を断念した。
中井は大学院進学後、恩師深田康算の依頼によって京都哲学会の学会誌『哲学研究』の編集にかかわり、この頃よりカントからマルクスの研究へと関心を深めていった。深田の没後、『深田康算全集』（岩波書店）の編集の中心となる（名目上の責任者は植田寿蔵）。この時のメンバーを中心として1930年に『美・批評』を創刊。同誌は美術史研究を中心としながら、現象学、記号論、新カント派やフランクフルト学派などの思潮、新即物主義などの芸術実践を含めた幅広い視野を持っていた。中井自身も貴志康一らと実験的な色彩映画の製作を行うなど、著述にとどまらない活動を展開した。1933年、滝川事件に際して京大文学部院生グループの中心人物として活動。以後、社会情勢のファシズム化に抗して左翼文化活動への関与を深める。1935年、滝川事件後、一時停滞していた『美・批評』は久野収、新村猛、和田洋一、真下信一、武谷三男らを迎えて『世界文化』と改題、再創刊され国際的な反ファシズム文化運動の紹介などを端緒に左翼文化誌としての性格を先鋭化させていく。1937年、能勢克男、斎藤雷太郎ら（隔）週刊新聞『土曜日』を創刊。同誌は左翼運動の大衆啓蒙を目的としており、記述平明なタブロイド紙として多くの読者を獲得した。同年11月、治安維持法違反の容疑で新村、真下らと共に検挙。以後、終戦まで活動の場を実質的に失う。1945年、郷里にほど近い疎開先、尾道市の市立図書館長に就任。民衆文化の地方からの再生を掲げて社会教育活動を推進した。1948年、参議院図書館運営委員長であった羽仁五郎の推薦で国立国会図書館副館長に就任。日本図書館協会理事長にも選出され、図書館を通じた文化復興に尽力した。羽仁の腹案では中井を館長として招聘する予定であったが、中井の左翼活動の経歴が問題視され、保守層からの強い反対が起こった。そのため、参議院議長松平恒雄らは金森徳次郎を館長に据え中井を副館長とする妥協案を示した。また、京都大学図書館元館長の新村出の推薦状を中井は提出し、さらにGHQ最高幹部らに羽仁は金森と中井を紹介することでようやく松平案は実を結んだという。。就任後もこの問題が後をひき、幾多の妨害に悩まされた。また設立早々の国会図書館には課題が山積し、それにあたる激務から体調を崩し病状を悪化させた。1951年に『美学入門』、1952年に『日本の美』を刊行するなど活動意欲は最後まで衰えなかったが、1952年5月18日、胃癌により逝去した。