Nel luglio 2013, Nurse lasciò i Vipers per un lavoro di assistente nello staff tecnico dei Toronto Raptors sotto Dwane Casey. Era responsabile dell'attacco durante il suo periodo sotto Casey, e nella stagione 2017-18 è stato accreditato per le modifiche al piano di gioco offensivo dei Raptors che includevano aumenti nei passaggi e tentativi da 3 punti. L'attacco migliorato ha aiutato i Raptors a vincere un record di 59 partite in franchigia, ma la squadra è stata spazzata via nel secondo round dei playoff NBA 2018 dai Cleveland Cavaliers, e Casey è stato licenziato poco dopo.
Il 14 giugno 2018, i Raptors hanno promosso Nurse alla posizione di head coach per succedere a Casey. Il 25 maggio 2019, Nurse ha allenato i Raptors alle finali NBA 2019, le prime per il franchise, dopo aver vinto l'Eastern Conference Championship sconfiggendo i Milwaukee Bucks in sei partite. Il 13 giugno, Nurse è diventato il primo allenatore a vincere i titoli NBA e NBA G League (ex D-League), quando i Raptors sconfissero i Golden State Warriors nella partita 6 delle finali NBA, vincendo i Raptors loro primo campionato nella storia della franchigia.
Nel 2020, Nurse si è qualificato per essere il capo allenatore dell'NBA All-Star Game 2020, come rappresentante della Eastern Conference. Il 22 agosto 2020, Nurse è stato nominato Allenatore dell'anno NBA.[1]