Nils Vilhelm Messel var sønn av en folkeskolelærer og klokker. Han ble i 1902, vant H.K.H. Kronprinsens gullmedalje i 1905 for en avhandling og ble universitetsstipendiat ved Det Kongelige Frederiks Universitet fra 1907. I 1915 fikk han den teologiske doktorgrad. Messel var lektor ved Ris skole, Vestre Aker skole og lærer i hebraisk ved Universitetet i Oslo. I 1916 var han en av søkerne til det ledige dosenturet i teologi etter Olaf Edvard Moe, som gikk til Anton Fridrichsen. Messel var medlem av Det norske Videnskaps-Akademi fra 1922.