Nesterenko skulle synge over femti ledende bassroller og opptrådt i 21 operaer på deres originalspråk. Han sang de ledende bassrollene i Glinkas, Mussorgskija, Tsjajkovskijs og Borodins operaer, og var den første til å synge mange av verkene til Sjostakovitsj, Sviridov og Taktakishvili. Nesterenkos enorme repertoar strakk seg fra dyp bass til baryton i operaer av de klassiske russiske og vesteuropeiske komponistene. Hans fineste rolle kan ha vært den som Tsar Boris i Mussorgskijs opera , som han mottok '-medalljen for i Italia i 1981.