Nathaniel Boyden besuchte die öffentlichen Schulen seiner Heimat und nahm trotz seiner Jugend am Britisch-Amerikanischen Krieg von 1812 teil. Danach studierte er bis 1821 am Union College in Schenectady (New York). Im Jahr 1822 zog er in das Stokes County in North Carolina, wo er für einige Jahre als Lehrer tätig war. Nach einem Jurastudium und seiner Zulassung als Rechtsanwalt begann er in diesem Beruf zu arbeiten. Gleichzeitig schlug er als Mitglied der Whig Party eine politische Laufbahn ein.
Nach seinem Ausscheiden aus dem US-Repräsentantenhaus arbeitete Boyden wieder als Rechtsanwalt. Im Jahr 1865 war er Delegierter auf einer Versammlung zur Überarbeitung der Verfassung von North Carolina. Nach dem Bürgerkrieg und der Wiederzulassung seines Staates zur Union wurde Boyden als konservativer Kandidat im sechsten Bezirk von North Carolina erneut in den Kongress gewählt. Dieses Mandat übte er zwischen dem 13. Juli 1868 und dem 3. März 1869 aus. Bei den regulären Wahlen des Jahres 1868 unterlag er dem DemokratenFrancis Edwin Shober. Das damalige Wahlergebnis wurde von Boyden erfolglos angefochten.
Nach seinem Ausscheiden aus dem Kongress betätigte er sich wieder als Anwalt. Im Jahr 1872 wurde er beisitzender Richter am North Carolina Supreme Court. Dieses Amt bekleidete er bis zu seinem Tod am 20. November 1873 in Salisbury.