Artista plástico, filho do célebre fotógrafo San-Payo, nasceu em Lisboa em 1926. Licenciou-se em Arquitetura, frequentando a Escola de Belas-Artes tanto de Lisboa como do Porto. Desde pequeno que se iniciou no desenho mas a sua arte preferida é a pintura, expondo desde 1948 nas exposições gerais de artes plásticas da Sociedade Nacional de Belas-Artes. Dedicou-se a esta instituição, ocupando durante mais de duas décadas cargos nos corpos diretivos, no conselho técnico, na direção, sendo presidente desta entre 1971 e 1979 e, depois presidente da assembleia-geral.
A habilidade para o desenho permite a Nuno San-Payo realizar uma obra de estilo variado. Figurativo-expressionista no início da década de 1950, passa depois a um abstracionismo geométrico, onde são por vezes reconhecíveis estilizações de objetos, nomeadamente no final desta década, e elementos dos vegetais dos trópicos, consequência, talvez, das suas viagens. Nos anos 1960 pratica um abstracionismo lírico, com delicados efeitos de transparências e aproveitamento do escorrer livre das tintas e da sua absorção no suporte. Durante os anos 1970 realiza pinturas neofigurativas inspiradas em fotografias em alto contraste, representando cenas da vida quotidiana, em silhuetas e estilizações de contornos. Nos anos 1980 intensifica a sua atividade como pintor, abandonando completamente a arquitetura. A sua pintura torna-se mais complexa, em composições apoiadas na estrutura da natureza-morta que persegue, porém, um sentido abstratizante na construção de um espaço dinâmico e onde se insere um sensível jogo de valores luminosos.