Nostitz besuchte Schulen in Spandau (seit 1920 Berlin-Spandau) und Kassel und erhielt 1925 am humanistischen Kant-Gymnasium in Berlin-Spandau sein Abitur. Anschließend trat er als Offizieranwärter im Reiterregiment 3 der Reichswehr bei und durchlief in den folgenden Jahren den Ausbildungsgang eines Kavalleristen; aufgrund einer Erkrankung wechselte er von der Kavallerie- zur Panzertruppe. Als Hauptmann 1936 zur Generalstabsausbildung an die Berliner Kriegsakademie versetzt, wurde Nostitz, kurzzeitig als Zweiter Generalstabsoffizier (I b) einer Infanteriedivision, später als Vierter Generalstabsoffizier (I d) auf Armeeebene eingesetzt. Seine folgenden Verwendungen als Erster Generalstabsoffizier (1 a) und Chef unterschiedlicher Truppengeneralstäbe sowie Lehrer an der Kriegsakademie entsprachen dem Werdegang eines Führers militärischer Stäbe mit ausnahmsweisem Einsatz als Truppenführer. Zuletzt war Nostitz Chef des Generalstabs des Panzerarmeeoberkommandos 2 in der Stellung eines Generalmajors. Nostitz war überwiegend an der Ostfront eingesetzt. Er geriet am 9. Mai 1945 in US-amerikanische Kriegsgefangenschaft, aus der er am 5. Dezember 1945 entlassen wurde. Als Berufssoldat war Nostitz kein Mitglied der NSDAP und galt nach dem Krieg als politisch unbelastet.

Nostitz ging im Januar 1946 mit seiner Familie nach Hamburg und war seit November 1946 einer der ersten freiberuflichen Mitarbeiter der Organisation Gehlen, bei der er seit April 1948 fest angestellt war. Bis Juli 1949 leitete er Verbindungsstäbe in Bremen und Hamburg, beobachtete nachrichtendienstlich Kreise ehemaliger Soldaten im norddeutschen Raum und band das US-geführte Naval Historical Team an die Organisation Gehlen an. In der Forschung wird davon ausgegangen, dass Nostitz bereits zu diesem Zeitpunkt nachrichtendienstliche Rückfallorganisationen (Stay Behind) aufbaute, die im Falle eines Kriegs zum Zweck des Widerstands, der Sabotage und Beschaffung von Informationen im Feind zurückbleiben sollten. 1954 wechselte er zur Abteilung 900, die für Stay Behind verantwortlich war.

Mit dem ihm befreundeten Johann Adolf Graf Kielmansegg (1906–2006) wandte sich Nostitz früh Fragen der Wiederbewaffnung zu. Er verfasste mit Kielmansegg Denkschriften zum Attentat vom 20. Juli 1944 sowie zu Fragen der Struktur künftiger Streitkräfte und stand in Kontakt mit Hans Speidel (1897–1984), seinem ehemaligen Vorgesetzten und der zentralen Figur der Akteure für eine bundesdeutsche Wiederbewaffnung. Im Sommer 1950 gehörte Nostitz neben Speidel, Eberhard Wildermuth (1890–1952) und Adolf Heusinger (1897–1982) zu deren innerem Kreis und vertrat die Linie der Westintegration. Im Januar 1952 war er Mitgründer der ebenfalls in Übereinstimmung mit der Bundesregierung agierenden Gesellschaft für Wehrkunde sowie mit den ehemaligen Offizieren Erich Dethleffsen (1904–1980) und Heinz Trettner (1907–2006) federführend in die Erarbeitung der Ehrenerklärung Bundeskanzler Konrad Adenauers (1876–1967) für die ehemaligen Soldaten der Wehrmacht vom Dezember 1952 eingebunden.

1956 wurde Nostitz in den Bundesnachrichtendienst (BND) übernommen, jedoch nicht in die Bundeswehr, da er seine Bewerbung wegen geringer Erfolgsaussichten aufgrund privater Lebensverhältnisse und eines Widerspruchs von Leo Freiherr Geyr von Schweppenburg (1886–1974), der Nostitz als politisch rechtsextrem charakterisiert hatte, zurückgezogen hatte. In dem im Kriegsfall mobilzumachenden „Kriegs-BND“ war Nostitz für die Aufgabe des Leiters Aktionen (II), Evasion and Escape, vorgesehen, woraus 1963 seine Übernahme als Brigadegeneral der Reserve der Bundeswehr resultierte. Nostitz war wesentlich beteiligt am Aufbau der militärischen Verteidigungsaufgaben des BND. Er war Zeitzeuge für das Großforschungsvorhaben "Anfänge westdeutscher Sicherheitspolitik" des Militärgeschichtlichen Forschungsamts. Nach Aussagen beteiligter Historiker wurde ein großer Teil seines Nachlasses nach seinem Tod von seiner zweiten Ehefrau vernichtet.