Boulanger urodził się w Paryżu w 1887 roku w muzycznej rodzinie. Jej ojciec był kompozytorem i dyrygentem, a matka pianistką. Nadia już w młodym wieku wykazała talent muzyczny i rozpoczęła naukę gry na fortepianie oraz kompozycji w Konserwatorium Paryskim. Podczas pobytu w konserwatorium zdobyła kilka nagród i wyróżnień, a po ukończeniu studiów rozpoczęła naukę prywatnie.
W latach dwudziestych Boulanger otworzyła w Paryżu własną szkołę muzyczną École Normale de Musique de Paris. Szkoła szybko stała się jedną z najbardziej prestiżowych szkół muzycznych na świecie, a Boulanger przyciągał studentów z całego świata. Uczyła szerokiego zakresu przedmiotów, w tym harmonii, kontrapunktu, orkiestracji i kompozycji.
Boulanger była wymagającą nauczycielką, ale także bardzo wspierała swoich uczniów. Zachęcała ich do rozwijania własnego, niepowtarzalnego stylu oraz pomagała w wykonywaniu i publikowaniu ich muzyki. Wielu jej uczniów zostało odnoszącymi sukcesy kompozytorami, dyrygentami i wykonawcami.
Boulanger nadal uczyła aż do swojej śmierci w 1979 roku. Była bardzo szanowaną i wpływową postacią w świecie muzyki, a jej dziedzictwo jest nadal żywe dzięki jej uczniom i ich muzyce.