Nordenskjöld ble filosofie kandidat ved Uppsala universitet i 1889. I 1894 ble han filosofie licentiat og promovert til filosofie doktor ved samme lærested. Samme år ble han tilknyttet universitetet som dosent i mineralogi og geologi. I 1905 ble han professor i geografi (med handelsgeografi) og etnografi ved Göteborgs högskola. I årene 1914–1923 var han prorektor, og fra 1923 rektor, ved Handelshøgskolen i Göteborg.