Nothomb was afkomstig uit de provincie Luxemburg en was een van de belangrijke figuren van de christendemocratie gedurende drie decennia. In 1962 werd hij voorzitter van de PSC-jongeren. Zes jaar later was hij al volksvertegenwoordiger voor het arrondissement Aarlen-Marche-Bastenaken.

Van 1972 tot 1979 was hij voorzitter van de PSC. In de periode 1979-1980 zetelde hij even in het Europees Parlement en in april 1979 werd hij ook Kamervoorzitter.

Nothomb kwam in mei 1980 als minister van Buitenlandse Zaken in de regering Martens III terecht. Hij bleef op post tot december 1981. Daarna werd hij formateur, maar hij slaagde er niet in een nieuwe regering te vormen. Wilfried Martens kon dat wel en Nothomb werd in de regering Martens V minister van Binnenlandse Zaken en vicepremier.

In 1983 kwam hij onder vuur te liggen, omdat hij de benoeming van José Happart tot burgemeester van Voeren voorstelde. In de nasleep van het Heizeldrama stond Nothomb zelfs onder een nog grote druk, maar ook toen wilde hij van geen wijken weten. Maar op 18 oktober 1986 moet hij uiteindelijk toch ontslag nemen, na een mislukte poging om Roger Wijnants te laten benoemen tot burgemeester van Voeren.

In 1988 werd Nothomb opnieuw voorzitter van de Kamer, een functie die hij tot midden 1995 bleef bekleden. Na de verkiezingen van mei 1995 verhuisde hij naar de Senaat. Op 30 januari 1995 werd hij ook tot minister van Staat benoemd.

Een jaar later werd hij voor de derde maal voorzitter van de PSC. Hij won de strijd om de opvolging van Gerard Deprez met slechts 23 stemmen meer dan Joëlle Milquet. Uittredend voorzitter Deprez, die hoopte op vernieuwing, reageerde erg ontgoocheld.

Het zou daarna nooit meer goedkomen tussen beide heren. Uiteindelijk zette Nothomb Gerard Deprez uit de partij, nadat die onderhandelingsgesprekken was begonnen met de PRL. Dit leidde tot het ontstaan van het MCC, dat later een deel zou vormen van de MR.

Onder zijn voorzitterschap kende de PSC bovendien een sterk teruglopende aanhang. Nothomb besefte dat hij het tij niet meer kon keren en gaf in juni ‘98, vroeger dan voorzien, het voorzitterschap door aan Philippe Maystadt.

Hij verdween helemaal uit de wetstraat in juli 1999, nadat hij de plaats van gecoöpteerde PSC-Senator misliep, hoewel dit hem voor de verkiezingen nochtans beloofd was.