Han debuterte i 1978 i Oslo Domkirke der han ble assisterende organist i 1984, underviste en tid ved Norges Musikkhøgskole, før han i 1994 ble domorganist på fulltid. Hans interesse for Johann Sebastian Bach avstedkom den kjente serien på 30 lørdagskonserter (1990-1992) og til Bach-jubileet (2000).
På hjemstedet Notodden gikk han i lære hos Harald Aune og Odd Jakob Unhammer; senere gjennomførte han eksamen i kirkemusikk ved Norges Musikkhøgskole. Her hadde han Kaare Ørnung som i lærer i klaverspill, og hans orgellærere var Søren Gangfløt, Magne Elvestrand og Bjørn F. Boysen. I 1982 mottok han stipendium fra Léonie Sonnings Musikfond som ga ham mulighet til videre studier hos David Sanger i London.
Nordstoga har gitt ut flere langspillplater. Som solist har han bl.a. gjort to CD-innspillinger med fransk orgelmusikk av Franck og Widor på Cavaillé-Coll-orgelet i St. Etiennekatedralen i Caen og Bachs triosonater på kororgelet i Oslo Domkirke. Siste plateutgivelse er orgelverker av Franz Liszt på hovedorgelet i Oslo Domkirke. De siste årene har han blant annet vært solist i Notre Dame i Paris, ved den internasjonale orgelfestivalen i Århus og gjestesolist ved innvielsen av et nytt katedralorgel i Lausanne.
Kåre Nordstoga samarbeider jevnlig med eliten av norske musikere som f.eks. Ole Edvard Antonsen, Arve Tellefsen og Knut Buen, for å nevne noen. Med sin oppvekst i Telemark har Nordstoga også en forkjærlighet for norsk folkemusikk og har deltatt på en rekke plateinnspillinger med norske folkemusikere. For platen Bjølleslåtten (slåttar etter Ola Mosafinn) som han ga ut sammen med Knut Buen og Leif Rygg fikk han Spellemannprisen 1994 i klassen folkemusikk/gammaldans.
I regi av domkantor Kåre Nordstoga inviteres svært anerkjente organister fra inn- og utland til å holde konsertene. Denne orgelserien begynner gjerne i slutten av juni og varer ut september med noen konserter også de senere høstmånedene.
H.M. Kongen har utnevnt domkantor Kåre Nordstoga til ridder 1. klasse av Den Kongelige Norske St. Olavs Orden for hans innsats for norsk kirkemusikk. Ordensdekorasjon og diplom ble overrakt i Oslo domkirke etter Nordstogas konsert lørdag 3. september 2016.
Kåre Nordstoga er født 18. desember 1954.