Nadšení pro astronomii provázelo Františka Nušla již ve studentských letech, kdy navštěvoval gymnázium v Jindřichově Hradci. Aby mohl konat svá soukromá astronomická pozorování, sestrojil si vlastní dalekohled. Mohl tak v roce 1882 pozorovat přechod Venuše před Sluncem. Zájem o astronomii byl u Nušla přirozeně spjat také se zájmem o matematiku, kterou také od roku 1888 společně s fyzikou studoval na české Karlo-Ferdinandově univerzitě v Praze. Mezi jeho profesory patřili například matematik František Josef Studnička nebo experimentální fyzik Vincenc Strouhal, nejvíce však Nušla ovlivnil astronom August Seydler, se kterým začal spolupracovat v astronomickém ústavu v pražské Bubenči. Po studiích působil Nušl nejen jako učitel matematiky a fyziky, ale angažoval se také v populárněvědecké oblasti přednáškovou činností a publikacemi. Intenzivně se v této době např. zabýval životem a dílem Prokopa Diviše (v roce 1899 vydal jeho životopis a překlad jeho díla Magia Naturalis). Velmi plodnou se stala v následujících letech pro Františka Nušla spolupráce s Josefem Janem Fričem, který nechal vybudovat Ondřejovskou hvězdárnu a již v letech 1901–1902 se zde uskutečnilo první provizorní pozorování cirkumzenitálem. Tento pozoruhodný astronomický optický přístroj umožňoval pozorovat okamžik průchodu hvězdy jakýmkoliv bodem na kruhu, jehož středem je zenit, a určit také polohu na zemském povrchu s poměrně velkou přesností. V roce 1903 publikovali Nušl s Fričem o tomto přístroji společnou práci pod názvem Studie o cirkumzenitálu a jeho podoba byla v následujících letech dále zdokonalována. Později se Nušl v publikacích zabýval tématem refrakčních anomálií a geometrické optiky. V roce 1905 se habilitoval pro praktickou astronomii a geometrickou optiku, od roku 1908 se stal profesorem matematiky na české technice. Po vzniku Československa v roce 1918 byl František Nušl jmenován správcem Státní hvězdárny a od roku 1924 se stal jejím ředitelem. V roce 1926 byl jmenován profesorem astronomie na Přírodovědecké fakultě Karlovy univerzity. V roce 1937 získali Nušl s Fryčem za sestrojení cirkumzenitálu zlatou medaili na Světové výstavě v Paříži. František Nušl zemřel v roce 1951 v Praze. Na jeho památku byla pojmenovaná planetka (3424) Nušl.
Pamětní deska Františka Nušla, kterou nechala vytvořit Česká astronomická společnost, byla v Jindřichově Hradci slavnostně odhalena dne 24. 11. 2018 v rámci odborného astronomického semináře připomínajícího 151. narozeniny tohoto významného astronoma.