阮直生于1417年，家乡在今天的河内一带，家族数代有科举功名。据家谱类材料记载，其曾祖阮慈有、祖父阮炳、父亲阮时中都受过教育，或在朝廷、教育相关事务中任职。他幼年常随父母下田、放牛，利用空闲读书，"骑牛读书"成为后世讲述其童年的常见画面。

阮直早年以聪慧好学闻名，材料称他12岁已擅长诗文，18岁在乡试中名列第一。1442年壬戌科，后黎朝举行首次进士考试，他参加会试、廷试并名列第一，获赐状元名号。部分材料称其中第时约25至26岁，具体取决于当时的计龄习惯。

中第后，阮直因父亲去世须回乡守孝，之后才重返朝廷。在黎仁宗朝获授要职时，他曾上表辞谢，自认年轻不足以担当，据传皇帝多次下诏他才接受。材料称他为官刚直，敢于谏诤，因而受到信任。1459年黎仁宗死于政变后，据称他撰写祭文颂扬先帝功德，间接谴责黎宜民的篡位行为。

材料记载，1457年朝廷派阮直与榜眼郑铁长出使明朝。适逢明朝开科取士，两人应试并获高名次，阮直中状元，郑铁长中榜眼，由此有"两国状元"之称。原文同时提示，这些细节属于传说与记述，作为确凿史实陈述时需与具体史料对照。

1460年黎圣宗即位后，阮直继续受重用，出任国子监祭酒，即当时最高教育机构的主官。在任上，材料称他投入编撰教学资料。黎圣宗重视他在文事与编书方面的意见，据《越南史中的师者》一书记载，《天南余暇集》每编成一集都送他审阅，御制与文臣唱和之作也交他过目，尽管他不在常被提及的骚坛会28名成员之列。

他晚年多次请求告老还乡，皇帝仍希望留其在侧，并派御医到家诊治。1474年阮直去世，享年57岁。其家乡祠堂2011年被认定为国家历史遗迹，河内也有一条街道以他命名。