Андрей Нестеренко родился 7 сентября 1999 года в закрытом городе Радужный Владимирской области в семье инженеров. Будущий актер первоначально не планировал связывать свою судьбу с творческой деятельностью. Он собирался пойти по стопам родителей. Парень унаследовал аналитический склад ума, физика и математика были его любимыми предметами в школе. Сдав ЕГЭ на высокие баллы, Андрей собирался в физико-математическое учебное заведение, его интересовало направление, связанное с внедрением нанотехнологий.
Позднее Нестеренко, в школьные годы имевший успех на состязаниях чтецов, решил попробовать поступить во ВГИК, родители его поддержали. Мама сопровождала абитуриента в Москву на первый тур творческого конкурса. Несмотря на некоторые трудности, ему удалось пробиться в число студентов Высшей школы кинематографии. Его педагогом был Владимир Грамматиков.
Сниматься в кино Андрей Нестеренко начал в 2018 году. Одной из первых его больших работ стал спортивный сериал «Молодежка. Новая смена», рассказывающий о буднях игроков студенческой хоккейной команды «Акулы Политеха». В этой картине артист воплотил образ нападающего Игоря Крепчука. В 2024 году вышел первый сезон этого проекта, а в 2026-м – второй.
Актер также снимался в картинах «Последний министр», «Женская версия. Такси зеленый огонек», «Шестнадцать +», «Гардемарины 1787. Мир», «Я хочу! Я буду!» и др.
Не женат.