Hija del compositor Ernest Boulanger y de su esposa Raissa (1856-1935), y nieta de la cantante Julie Boulanger, Nadia nació en París el 16 de septiembre de 1887, en el seno de una familia con una larga tradición musical: su abuela Marie-Julie Hallinger estudió violonchelo en el Conservatorio Real, donde conoció a Fréderic Boulanger, que estudiaba el mismo instrumento. Ernest Boulanger, su hijo, entró a los dieciséis años al Conservatorio, donde estudió piano y composición. Siendo muy joven, Nadia ganó el Gran Premio de Roma, la máxima distinción que podía recibir un músico. Tanto Nadia como su hermana Lili crecieron bajo la severa mirada materna.[2] Según Leonie Rosenstiel, el carácter eslavo de Raissa Myschetsky le imprimió un fuerte cariz a la educación de sus hijas. Entró temprano al Conservatorio y pronto demostró talento como pianista y como organista. Ganó varios concursos de solfeo, órgano, acompañamiento al piano y fuga. Estudió con Gabriel Fauré y con Charles-Marie Widor. Al principio, dio clases de piano elemental y acompañamiento al piano. Luego, de armonía, contrapunto, fuga y órgano. Sin embargo, nunca llegó a dictar el curso de composición en el Conservatorio de París.[3]
Hasta su muerte, ocurrida a los 92 años, se la llamó "Mademoiselle", murió soltera, era devota católica practicante y se calcula que tuvo más de 1200 alumnos.
Sus herederos fueron su antigua estudiante Cécile Armagnac y su asistente personal, la compositora y profesora Annette Dieudonné,[4] que donó parte de sus posesiones.[5] Su apartamento parisino en 36 rue Ballu (hoy 1 Place Lili Boulanger) fue donado a la Academia de Bellas Artes.
En el 2001 se publicó en Francia una reedición en disco compacto, probablemente no oficial, de un disco que contenía el Réquiem de Gabriel Fauré, y de madrigales de Claudio Monteverdi, dirigidos por Nadia Boulanger. No hay identificación precisa de la fecha, ni del coro ni de la orquesta, ni tampoco número de serie. Esta grabación permite estimar la calidad del trabajo de Nadia Boulanger.
En Fauré, pese a que la solista interpreta el número cuatro (Pie Jesu) del Réquiem con mucho portamento y con un vibrato exagerado, el coro, en cambio, aparece equilibrado y bien preparado, pese a una cuerda de tenores algo exigua. La calidad de las voces es correcta y los matices marcados en la partitura están rigurosamente respetados. Las cuerdas del coro son límpidas y en todo momento es posible seguir cada cuerda sin dificultad. El sonido es natural, al límite de voces abiertas, sin portamento y sin más vibrato que el vibrato natural de cada voz.
En Monteverdi, pese a la baja calidad de la toma de sonido original, se aprecian en el coro las mismas cualidades; el fraseo es límpido y la interpretación tiene mucha gracia y delicadeza.