Han fikk Meltzerprisen i 2004 for bidrag til matematisk og numerisk analyse av utfordringene ved CO-lagring under havbunnen. Han ble også den første prisvinner av utmerkelse for fremragende forskning utført av yngre forskere innen geovitenskap i 2009. I 2007 ble han av de 20 som fikk fireårsstipend som av Norges forskningsråd. I 2012 ble han i Morgenbladets forskerkåring utpekt som en av de 11 mest fremtredende norske forskere under 40 år. I 2013 ble Nordbotten tildelt det VISTA-professoratet fra Statoil og Det Norske Videnskaps-Akademi.