В 1988 году Афеян в Кембридже, штат Массачусетс основывает компанию PerSeptive Biosystems.
Будучи генеральным директором PerSeptive Biosystems Нубар так же становиться учредителем и соучредителем многих других биохимических компаний, среди которых ChemGenics Pharmaceuticals приобретенная в 1997 году Millennium Pharmaceuticals, Exact Sciences, Agenus и Color Kinetics, которую в 2007 году купила Philips.
В 1998, после того как его компания PerSeptive была приобретена компанией Applera Corporation, Афеян становится старшим вице-президентом и главным бизнес директором в Applera Corporation, где он инициировал и руководил созданием компании Celera Genomics.
В 2000 году Афеян основал венчурную компанию Flagship Ventures, в которой он до настоящего времени является старшим управляющим партнером и исполнительным директором. Flagship Ventures специализируется на трех основных направлениях бизнеса: терапии, технологиях здравоохранения и устойчивого развития. Свою деятельность Flagship Ventures ведет через две дочерние компании: VentureLabs которая создает и запускает трансформационные компании и Venture Capital которая финансирует и развивает инновационные компании на ранней стадии развития.
Афеян основал или запустил множество компаний в том числе Affinnova, Adnexus (приобретена компанией Bristol Myers Squibb), BG Medicine, BIND Therapeutics, Celexion, Eleven Biotherapeutics, Ensemble Therapeutics, Joule Unlimited, LS9, Midori, Moderna Therapeutics, Permeon Biologics, Pronutria Biosciences and Seres Health.
В 1999 году основал компанию Flagship Ventures, которая занимается венчурными капиталовложениями и предпринимательскими проектами и владеет инвестиционным портфелем в размере 1 миллиард долларов.