Ağayev Nazim Möhsün oğlu 1937-ci il dekabrın 24-də Bakı şəhərində anadan olmuşdur. 1956-cı ildə bitirərək həmin il Azərbaycan Dövlət Universitetinin kimya fakültəsinə daxil olmuş, 1961-ci ildə təhsilini başa çatdırmışdır.

1961–1965-ci illərdə Azərbaycan Dövlət Universitetinin aspiranturasında təhsil almış,1965-ci ildə kimya elmləri namizədi elmi dərəcəsi almaq üçün namizədlik dissertasiyasını müdafiə etmişdir. Həmin ildən AMEA-nın Qeyri-üzvi və Fiziki Kimya İnstitutunda kiçik elmi işçi, 1967-ci ildən böyük elmi işçi vəzifəsində çalışmışdır. 1975-ci ildən həmin institutda laboratoriya rəhbəri vəzifəsini icra etmişdir. 1976-cı ildən ömrünün sonunadək Sumqayıt şəhərində Neft-Kimya Prosesləri İnstitutunun filialında (indiki Polimer Materialları İnstitutu) "Metalların polimerlərlə mühafizəsi" laboratoriyanın müdiri vəzifəsində çalışmışdır. 1998-ci ildə Lvov şəhərində Ukrayna Elmlər Akademiyasının Fizika-Mexanika İnstitutunda doktorluq dissertasiyası müdafiə edərək texnika elmləri doktoru elmi dərəcəsini almışdır.

N. M. Ağayevin 150-dən artıq elmi əsəri ölkəmizdə və xaricdə nəşr olunmuşdur. O, Qərbi Almaniyanın, İtaliyanın, İngiltərənin, Çexoslovakiyanın elmi mərkəzlərində uzunmüddətli ezamiyyətlərdə olmuş, Beynəlxalq simpoziumlarda və konfranslarda məruzələrlə çıxış etmişdir. Onun elmi tədqiqatlarının bir sıra nəticələri neft mədənlərinin avadanlıqlarının korroziyadan mühafizəsi üçün tətbiq edilmişdir. N. M. Ağayev 1999–2005-ci illərdə Azərbaycan Respublikası Prezidenti yanında Ali Attestasiya Komissiyasının Ekspert Şurasının üzvü olmuşdur.

Onun apardığı tədqiqatlar hidrogen sulfidlə doymuş 2 fazalı neft lay suyu heterogen sistemində poladın korroziyasının və neft emalı avadanlıqlarının korroziyasının qarşısını alan effektli inhibitorların alınmasına həsr olunmuşdur. Tədqiqatlarda dördlü ammonium duzları, piridin törəmələri, yağ turşuları, alkin amidlər sinfi və s. inhibitor kimi istifadə olunmuşdur.

N. M. Ağayev poladın sulfat reduksiyaedici bakterial korroziyasının qarşısını almaq istiqamətində əsaslı işlər aparmışdır. Bakteriyaların həyat fəaliyyətinə təsir edən yüksək effektli bakterisidlər almış və onların təsir mexanizmini araşdırmışdır. Bu bakterisidlər Dnepropetrovsk şəhərində Santex məmulatları zavodunda müsbət nəticə ilə sınaqdan keçirilmişdir.

Bir sıra tədqiqatlar–dəmir sulfidin alınmasının və bəzi inhibitorların təsir mexanizminin öyrənilməsi rentgen-difraktometrik üsulla həyata keçirilmişdir. Alim xlorid turşusu mühitində gedən korroziya üçün yeni, effektli inhibitorların işlənib hazırlanması istiqamətində də geniş tədqiqatlar aparmış və göstərmişdir ki, tərkibində ikiqat və üçqat rabitə, heteroatom – oksigen, azot, kükürd saxlayan polifunksional üzvi birləşmələr (bitsiklik spirtlər və efirlər, pirazolun törəmələri, doymuş aminketonlar, diaminlər və s.) poladın turş mühitdə korroziyasının effektli inhibitorlarıdır.

Onun əməyi hökumət tərəfindən qiymətləndirilmiş, sənayedə tətbiq olunan (İNFX-3) markalı inhibitora görə "SSRİ ixtiraçısı" döş nişanı ilə təltif olunmuşdur.

N. M. Ağayev 2015-ci il avqustun 25-də vəfat etmişdir.