Uzun tarihi süresince, Hitit ve Frig uygarlıklarının, Bitinya Krallığının, Pers İmparatorluğunun, Makedonya kralı Büyük İskenderin, Roma ve Bizans İmparatorluklarının hakimiyetinde kalmış, Müslüman Arapların İstanbul seferleri sırasında da iki defa Arap istilasına uğramıştır. Romalıların Bitinya kralına karşı açtıkları savaş sırasında yakılıp yıkılmıştır ancak yörenin ticaret ve tarıma elverişli olması nedeniyle yeniden canlanmasını sağlamıştır. Roma İmparatorluğunun parçalanmasından sonra Doğu Roma sınırları içinde kalmıştır. 1071 yılında yapılan Malazgirt Savaşından sonra Türklerin yönetimine giren kent, Haçlı Seferleri sırasında yeniden Bizanslıların eline geçmiştir. Daha sonra tekrar Türk hakimiyetine giren bu topraklar önce Danişmentliler Beyliğinin, daha sonra da Anadolu Selçuklu Devletinin topraklarına katılmıştır. Anadolu Selçuklu Devleti’nin 1308 yılında yıkılmasını takiben Candaroğulları Beyliğinin yönetimine girmiş, Orhan Bey zamanında ise Osmanlı Beyliği topraklarına katılmıştır.
Osmanlı İmparatorluğu vezirlerinden Nasuh Paşa’nın 1599 yılında burada bir han yaptırması ile ilçe oluşmuş ve adını bu handan almıştır. Günümüzde harap haldedir. İlçede bu han ile aynı tarihlerde yapılan cami ve hamam da bulunur.
İlçe arazisi engebelidir. Batıda Andız (1420 m), kuzeyde Sarıçalı (1740 m), doğuda Karageriş (1507 m) ve güneyde Sündiken (1800 m) ile çevrilidir. Nallıhan dağları çam ormanları ve meşeliklerle kaplıdır. Bölgede bulunan küçük akarsular ilçenin Eskişehir ile sınırını oluşturan Sakarya nehrine dökülürler. İlçenin iki önemli akarsuyu Nallıhan çayı ve Aladağ çayıdır. Sakarya nehri bölgenin en büyük akarsuyudur. Uyuzsuyu Şelalesi ve Soğukkuyu Şelalesi gibi su kaynaklarının yanı sıra, Bozyaka göleti, Çamalan göleti ve Eymir göleti gibi sulak alanları da vardır. İlçe İç Anadolu ve Batı Karadeniz bölgelerinin iklim özelliklerini taşır. İlkbahar ve Sonbahar ve Kış ayları genellikle yağışlı, yaz ayları kurak geçer. İlçede 75 köy yer alır. İlçe ekonomisi tarım, hayvancılık, ticaret ve kamu sektörü istihdamı ile Çayırhan ve Sarıyar kasabalarındaki Madencilik ve Enerji sektöründeki istihdama göre şekillenir.
İlçenin mesire yerleri koruma altına alınmış olup, halka açıktır. Hoşebe (ardıç ormanları), Nallıhan Kuş Cenneti, Anıt Ağaç (Kaba Ardıç), Yaban Koyunu Üreme Sahası, Yaban Hayatı Geliştirme Sahası, Asarlık Tepeleri Ilıca Şelelasi ve Sarı Çalı bölgesi ilçenin önemli turist çekim merkezlerini oluştururlar.
İlçenin Emremsultan köyünde 13. yüzyılda yaşamış Yunus Emre’nin hocası Tapduk Emre türbesi, Tabduk Emre kızı Bacım Sultan’ın türbesi, Tapduk Emre’nin müridi Ömer Şeyh, Cafer-i Sadık ve Horasan erlerinden Hasan Dede türbesi bulunur. Her yıl Ağustos ayının son Pazar günü Tapduk Emre’yi anma törenleri düzenlenir.
İlçe aynı zamanda İğne Oyaları, Halı ve Kilim, Bez Dokumacılığı, Bindallı İşleri ve Telkari gibi el sanatları alanında da adını duyurmuştur.