Từ ngày còn trẻ, Nguyễn Tuấn Thiện đã nuôi chí diệt thù cứu nước, ông đã tập hợp được những người cùng chí hướng lập đội nghĩa binh Cốc sơn khởi nghĩa chống lại ách đô hộ của nhà Minh.
Tháng 2-1425, sau chiến thắng Khả Lưu – Bồ Ải, nghĩa quân Lam Sơn vào đến Đa Lôi (xã Kim Liên, Nam Đàn ngày nay), Nguyễn Tuấn Thiện đưa nghĩa quân Cốc sơn ra bái yết Bình định vương Lê Lợi, xin cùng phối hợp chiến đấu. Lê Lợi và Nguyễn Tuấn Thiện giết ngựa trắng ăn thề, kết nghĩa anh em. Từ ấy, đội quân Cốc sơn trở thành một bộ phận của nghĩa quân Lam Sơn và Nguyễn Tuấn Thiện là một vị tướng giỏi.
Lúc này, quân Minh dã rút về cố thủ trong thành Nghệ An. Nghĩa quân cùng với nhân dân cùng hợp sức vây thành, liên tiếp giành nhiều thắng lợi. Đặc biệt, trận chiến đấu oanh liệt ở Khuất Giang (núi Nầm) đã nhanh chóng đánh tan quân Minh ở đây, có sự đóng góp lớn của quân Cốc sơn và Nguyễn Tuấn Thiện.
Sau trận sông Khuất, Lê Lợi - Nguyễn Trãi dời sở chỉ huy từ động Tiên Hoa đến thành Lục Niên trên dãy Thiên Nhẫn. Theo đà thắng lợi, nghĩa quân Lam Sơn tiến xuống đòng bằng, giải phóng Nghệ An, Thuận Hoá phía Nam, rồi tiến ra Thanh Hoá, Đông Quan… giải phóng hoàn toàn đất nước.
Do tài năng và công lao đánh giặc, khi xét công, định thưởng, vua Thái tỏ xếp Nguyễn Tuấn Thiện vào hàng cong thần khai quốc, được ban quốc tính Lê Thiện và được phong chức Đô Tổng quản phó Nguyên Soái. Năm Thuận Thiên thứ nhất (1438) ông được phong làm Tĩnh nạn tuyên lực trung liệt minh nghĩa khai quốc công thần Đô Tổng quản phó nguyên soái, trung lãng đại phu tá phụng thánh vệ đại tướng quân, tước Đại trí tự.
Với tài thao lược và lòng dũng cảm Nguyễn Tuấn Thiện đã góp sức mình cùng với Lê Lợi, Nguyễn Trãi và các tướng lĩnh Lam Sơn hoàn thành sứ mạng vẻ vang quét sạch quân thù đem lại nền độc lập cho đất nước. Sau khi Trần Nguyên Hãn bị sát hại, ông xin cáo quan về quê, ở tại đất Ninh Xá (nay là làng Trung Ninh, xã Sơn Ninh, Hương Sơn). Sau khi ông mất, nhân dân địa phương mai táng và lập miếu thờ trên ngọn đồi Kim Quy.
