Après trois années de cours de théâtre, Nabil Ayoub s'oriente vers la réalisation.Il débute par la publicité en 1992 et la même année signe son premier court-métrage Les pierres bleues du désert avec Jamel Debbouze, suivent deux autres court-métrages en 1994 et 1996, tous largement primés dans divers festivals internationaux.
En 1997, il réalise son premier long-métrage Mektoub qui remporte un énorme succès au Maroc et qui sera le premier film à représenter le Maroc à l'Académie des Oscars.
Ali Zaoua est son deuxième film.