Il a commencé sa carrière en MMA en 2004, et a été champion poids lourds de l'International Fight League en (titre défendu à deux reprises, jusqu'à la disparition de l'IFL en 2008).
Malgré son physique (il mesure 1,83 m pour 119 kg, mais est atteint d'obésité) et sa faible allonge, il demeure un combattant très offensif en combat debout, et un redoutable technicien, très agile dans les phases de combat au sol. Il est également réputé pour la puissance de son punch ainsi que sa capacité à encaisser les coups.
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Parcours en arts martiaux mixtes
Débuts
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The Ultimate Fighter
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Pendant l'été 2008, il participe à la 10esaison de la série The Ultimate Fighter, dédiée aux poids lourds.
Il bat notamment Kimbo Slice par TKO et remporte la saison en mettant KO Brendan Schaub en finale du programme.
Ultimate Fighting Championship
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Roy Nelson affronte ensuite le vétéran Antônio Rodrigo Nogueira en tête d'affiche de l'UFC Fight Night 39 à Abou Dabi[1].
Nelson envoie Nogueira au tapis à deux reprises avec des combinaisons de coups de poing mais le Brésilien se relève. Il réussit finalement à mettre KO son adversaire dans la première reprise avec un coup de poing descendant du droit[2].
Cette victoire lui rapporte un bonus de la performance de la soirée[3].