Το Νυμφαίο, αρχικά γνωστό ως Νεβέσκα, αποικήθηκε γύρω στο 1385 από Βλάχους ταξιδιώτες, οι οποίοι διέφυγαν στα βουνά μετά από βαριές μάχες με τους Οθωμανούς. Οι μαχητές παρέμειναν οπλισμένοι και αυτόνομοι, κυβερνώνταν άμεσα από τη μητέρα του σουλτάνου και πλήρωναν μειωμένους φόρους. Περί το 1630, το χωριό έγινε κέντρο αργυροχοΐας, γνωστό σε όλη τη Μακεδονία για τους επόμενους τρεις αιώνες. Κατά τη διάρκεια των αλβανικών επιδρομών στα τέλη του 18ου αιώνα, το Νυμφαίο δέχτηκε πρόσφυγες από διάφορους οικισμούς βλάχων που καταστράφηκαν από τους επιδρομείς.

Πλούσιοι καπνοβιομήχανοι και έμποροι βαμβακιού γεννήθηκαν και μεγάλωσαν στο Νυμφαίο, ενώ το χωριό ήταν ανέκαθεν βάση για τους περισσότερους εθνικούς αγώνες καθώς και ιδιαίτερη πατρίδα μαχητών, ευεργετών και επιστημόνων. Οι Νυμφαιώτες υποστήριξαν ενεργά την Επανάσταση του 1821 και την εποχή εκείνη στο χωριό πραγματοποιήθηκαν συγκεντρώσεις της Φιλικής Εταιρείας. Τα ερείπια του καταφυγίου και κέντρου επιχειρήσεων του Παύλου Μελά εξακολουθούν να υπάρχουν στον οικισμό. Κατά τη διάρκεια του Μακεδονικού Αγώνα του 1878, οι κάτοικοι του Νυμφαίου διαδραμάτισαν σημαντικό ηγετικό ρόλο στις πολεμικές προσπάθειες.

Μέχρι τον Α 'Παγκόσμιο Πόλεμο, το Νυμφαίο ήταν ένας μεγάλος οικισμός με περισσότερους από 3.000 κατοίκους και 400 παιδιά που παρακολουθούσαν τη Νίκειο Σχολή. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια της ναζιστικής κατοχής και του εμφυλίου πολέμου, τα χωριά γύρω από τον Γράμμο και το Βίτσι εγκαταλείφθηκαν. Στη δεκαετία του 1960, όταν η ανάγκη για εργασία έγινε επιτακτική, οι νέοι έφυγαν από την περιοχή για να δουλέψουν στις γειτονικές πόλεις και το Νυμφαίο και τα παραδοσιακά του σπίτια σταδιακά εγκαταλείφθηκαν.

Το 1986, μια ομάδα κατοίκων του Νυμφαίου όπως ο δικηγόρος και δημοσιογράφος Νικόλαος Μέρτζος και ο οινοπαραγωγός Γιάννης Μπουτάρης, εξέχουσες ελληνικές προσωπικότητες, αποφάσισαν, ακολουθώντας τα βήματα του πατριώτη και πρωτοπόρου Νυμφαιώτη Νικολάου Δ. Ρόζα, να δώσουν νέα ζωή στο ιστορικό χωριό. Για το σκοπό αυτό σύντομα ενεργοποιήθηκαν, επιδίωξαν να βρουν χρηματοδότες και προχώρησαν στην ανασυγκρότηση του οικισμού. Τα παλιά αρχοντικά επανήλθαν σταδιακά στην αρχική τους δόξα, τα ερειπωμένα σπίτια ανοικοδομήθηκαν και τα σοκάκια μετατράπηκαν σε περίτεχνα πλακόστρωτα δρομάκια με ατμοσφαιρικό φωτισμό.

Η Villa Arcturia χτίστηκε το 1992, στην άκρη του οικισμού, που ονομάζεται La Costa. Την ίδια χρονιά χτίστηκε η μεγάλη γειτνιάζουσα βρύση για να διατηρηθεί η ροή ψυχρού ιαματικού νερού που ξεκινά από τα βάθη του βουνού. Αυτό το νερό θεωρείται ιδιαίτερα ευεργετικό τόσο για πόση όσο και για καθαρισμό καθώς έχει θεραπευτικές ιδιότητες.