ניסן לויתן נולד בקובנה, ליטא בשנת 1925. עלה עם משפחתו לארץ ישראל בשנת 1936. למד לתואר שני ושלישי לכלכלה באוניברסיטה העברית, שבה קיבל  תואר דוקטור בשנת 1962. החל ללמד במחלקה לכלכלה בשנת 1957 והצטרף לסגל הבכיר שלה בשנת 1963. הוא כיהן כראש המחלקה לכלכלה בשנים 1972-1971, ובשנת 1992 מונה למופקד הראשון על הקתדרה על שם מורו ועמיתו הקרוב דן פטינקין. לויתן היה שותף פעיל בעיצוב תכנית הייצוב בשנת 1985, שביצועה שחרר את המשק הישראלי מהסחרור האינפלציוני שהחל בסוף שנות השבעים והתעצם לקראת מחצית שנות השמונים. היה עמית החברה האקונומטרית וכיהן כנשיא האגודה הישראלית לכלכלה. בשנת  1990 זכה לויתן בפרס רוטשילד למדעי החברה, ובשנת 2007 הוענק לו פרס ישראל לכלכלה.

תחומי מחקרו העיקריים כללו: תיאוריה של צמיחה כלכלית; מתודולוגיה אקונומטרית; הקשר בין הכנסה לצריכה; כלכלה בינלאומית; תולדות בנק ישראל והמדיניות המוניטרית בישראל; חקר תהליכי אינפלציה והדרכים לבלימתם.

ניסן לויתן נפטר בירושלים בשנת 2016.