Nystroem groeide op in Österhaninge bij Stockholm en studeerde in 1913 en 1914 aan de Kungliga Musikhögskolan te Stockholm. Vervolgens studeerde hij privé compositie bij Andreas Hallén, met wie hij het niet zo goed kon vinden. Hij studeerde verder aan het Det Kongelige Danske Musikkonservatorium (DKDM) te Kopenhagen en volgde daar ook een opleiding tot kunstschilder. In Kopenhagen maakte hij kennis met Carl Nielsen. In deze periode werkte hij zowel als componist alsook als kunstschilder. Als schilder was hij beïnvloed door Georges Braque, Pablo Picasso en Giorgio de Chirico en hij ontwikkelde zich tot een van de eerste Zweedse vertegenwoordigers van het Kubisme.
Om zijn muziekstudies te voltooien vertrok hij 1919 naar Parijs, waar Vincent d'Indy, Leonid Sabanejev en Camille Chevillard zijn leraren waren. In Parijs nam hij ook het besluit, zich voortaan uitsluitend op de muziek te concentreren. In 1921 huwde hij met Gladys Heyman in Frankrijk; zij overleed in 1946.
In 1931 keerde hij terug naar Zweden en verbleef in Göteborg. Aldaar was hij werkzaam als freelancecomponist. Verder werkte hij als muziekcriticus bij het dagblad Göteborgs Handels- och Sjöfartstidning (1932-1947). Voor een bepaalde tijd was hij daar ook voorzitter van de kunstvereniging. Alhoewel hij in het loop der jaren 1950 naar Särö vertrok, een welgestelde woonwijk 20km zuidelijk van Göteborg, bleef zijn binding met Göteborg bestaan.
In 1941 werd hij lid van de Koninklijke Academie voor muziek en in 1952 werd hij met de Koninklijke medaille Litteris et Artibus onderscheiden. In 1958 werd hij tot eredoctor benoemd van de Universiteit van Göteborg.
In 1950 huwde hij zijn tweede vrouw Helen Lyon, die net als zijn eerste echtgenote afkomstig was uit een welgestelde familie uit Göteborg.
Franco Rossi, Michele Girardi: Il teatro la Fenici: chronologia degli spettacoli 1938-1991, Venezia: Albrizzi Editore, 1992, 650 p., ISBN 88-317-5509-9
Swedish choral music, a selective catalogue, Stockholm: Svensk Musik, 1988, 60 p.
Stig Jacobsson, Hans-Gunnar Peterson: Swedish composers of the 20th century, Stockholm: Swedish Music Information Center, 1988. 205 p., ISBN 91-854-7047-3
Stig Jacobsson: Svenska Tonsättare Diskografi, Stockholm: Rikskonserter, 1985, 266 p.
Karleric Liliedahl: Svenska akustiska grammofoninspelningar 1903-1928, Stockholm: Arkivet for ljud och bild, 1987, 789 p.,
Sven G. Winquist: Musik i svenska ljudfilmer 1950-1959, Stockholm: Svensk Musik, 1985, 194 p., ISBN 978-91-854-7023-5
Dan Fog: Musikhandel og Nodetryk i Danmark efter 1750: I Musikhandel 1750-1854, Copenhagen: Dan Fog Musikförlag, 1984, 507 p., ISBN 8-787099-26-8
Anders Edling: Franskt i svensk musik 1880-1920 – stilpåverkan hos parisstuderande tonsättare och särskilt hos Emil Sjögren: Avec un resume en français, Uppsala: Almqvist & Wiksell International, 1982, 337 p. ISBN 91-554-1251-3
Thomas Boltenstern: Musiklexikon: Svensk 1900-talsmusik från opera till pop; 2000 biografier; termer, instrument, ensembler, repertoar, Stockholm: Natur Och Kultur, 1978, 362 p., ISBN 978-9-127-28188-2
Herbert Connor: Svensk musik: 2. Från Midsommarvaka till Aniara, Stockholm: Bonniers, 1977, 528 p., ISBN 91-0-041778-5
John H. Yoell: The nordic sound: explorations into the music of Denmark, Norway, Sweden, Boston: Crescendo Publishing Co., [1974], viii, 264 p.
Claes M. Cnattingius: Contemporary Swedish music, Stockholm: Swedish Institute, 1973
Gösta Nystroem in de Internet Movie Database
