Ulrich Nembach wurde als das ältere von zwei Kindern des Kurt Nembach und seiner Frau Elfriede (geb. Sroka) geboren. Nach dem durch den Krieg und sein Ende bedingten Irrfahrten gelangte die Familie ins Rheinland. Nembach machte 1956 das Abitur am naturwissenschaftlich ausgerichteten Max-Planck-Gymnasium in Düsseldorf und nahm dann das Studium der Theologie und später auch der Jurisprudenz auf. 1961 schloss er an der Universität Basel seine Promotion in Theologie ab und absolvierte im selben Jahr das erste Theologische Examen in Düsseldorf. 1964 legte Nembach das erste juristische Staatsexamen in Heidelberg ab.

 In den Jahren 1965 bis 1971 war Nembach wissenschaftlicher Assistent am Seminar für Praktische Theologie und Religionspädagogik an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster. Innerhalb dieses Zeitraums erfolgten sowohl seine Promotion in Jura (1969), wie seine Habilitation im Fach Praktische Theologie (1970). Im Anschluss an das von Nembach 1971 abgelegte zweite Theologische Examen, folgte im gleichen Jahr die Ordination zum Pfarrer der Evangelischen Kirche von Kurhessen-Waldeck. Bis 1977 war Nembach an der Evangelischen Akademie Hofgeismar als Studienleiter tätig, bevor er für die Dauer von anderthalb Jahren zum Gemeindepfarrer an der Neuwerkkirche in Goslar bestellt wurde. 1978 wurde Ulrich Nembach Professor für Praktische Theologie an der Georg-August-Universität Göttingen. Zu seinen Forschungsschwerpunkten zählen neben Homiletik und Religionspädagogik, Gegenstände des Kirchenrechts und Religionssoziologie, sowie das Verhältnis von Kirche und Medien. Nembach gilt als Vordenker der Internethomiletik, die er praktisch mit der Begründung der Internetplattform Göttinger Predigten im Internet umsetzte. Wiederholt versah Nembach Gastprofessuren an der Comenius-Universität Bratislava.

Ulrich Nembach ist verheiratet und hat zwei Kinder.