Fu uno dei più illustri costruttori di strumenti matematici ed ottici.
Nel 1741 aprì un laboratorio al 20 Cornhill in Londra. Nel 1774 prese come socio il suo apprendista
Thomas Blunt. La società si chiamò, quindi,
Nairne & Blunt fino al 1793 quando Blunt aprì un proprio negozio al numero 22 della stessa strada.
Nel 1771 Nairne collaborò al primo volume del
Philosophical Transactions of the Royal Society; nel 1772 inventò un'originale macchina elettrostatica che riscosse grande successo.
Benjamin Franklin (1706-1790) gli commissionò alcune attrezzature per i suoi esperimenti, tra cui un set di magneti artificiali nel 1758, e dopo l'incendio del collegio di Harvard nel 1764 lo raccomandò per la realizzazione dei nuovi strumenti.
Eseguì anche personalmente degli esperimenti per calcolare il punto di glaciazione dell'acqua di mare e per adattare il barometro a mercurio all'uso in mare.