Родилась 8 августа 1923 года в Омске.
Заслуженная артистка РСФСР (25.06.1957).
Народная артистка РСФСР (11.07.1968).
Народная артистка СССР (12.08.1982).
В 1925 году вместе с семьей переехала в Новосибирск. Занималась в театральной студии Дома Художественного воспитания детей (руководитель - Валентина Викторовна Петухова). Закончив школу в 1941 году, поступила на радиозавод радиомонтажницей, но когда в 1942 году в эвакуацию в Новосибирск приехал Ленинградский театральный институт, она пошла туда показываться. По просьбе И.И. Соллертинского ее отпустили с завода, и в 1946, уже в Ленинграде, она окончила Ленинградский театральный институт (мастерская Л. Ф. Макарьева). Ее дипломной работой была роль Сони в спектакле «Дядя Ваня» А.П. Чехова.
В 1946-1954 годах — актриса Ленинградского Театра Юного Зрителя (ТЮЗа).
Актёрская звезда Нины Мамаевой взошла в этом театре. Весь Ленинград говорил о Мамаевой — Джульетте, все стремились увидеть этот спектакль.
В 1954 году её пригласили в Ленинградский академический театр драмы имени А.С. Пушкина (Александринский) на роль Офелии режиссёры Леонид Вивьен и Григорий Козинцев. Она исполнила на сцене этого театра много ролей и всю оставшуюся жизнь была актрисой этого театра.
С 1967 по 1969 годы преподавала в ЛГИТМиКе на курсе Р. Р. Сусловича.
Ушла из жизни 14 августа 2001 года в Санкт-Петербурге. Похоронена актриса на Литераторских мостках Волковского кладбища.
театральные работы
Ленинградский ТЮЗ
«Ромео и Джульетта» (У. Шекспир) — Джульетта
«Бедность не порок» (А. Островский) — Любаша
«Вишневый сад» (А. П. Чехов) — Аня
«Аттестат зрелости» (Лия Гераскина) — Вика
«Ее друзья» (В. С. Розов) — Люся
«Дневник Наташи Соколовой» (Зак и Кузнецов) — Наташа
Ленинградский академический театр драмы
«Гамлет» (У. Шекспир) — Офелия
«Пучина» (А. Н. Островский) — Лиза Кисельникова
«Смерть коммивояжёра» (Миллер) — Линда Ломен
«Миражи» (Ю. О'Нил) — Дебора
«Антигона» (Ж. Ануй) — Антигона
«Суровое счастье» (Михайлов) — Маша
«Добрый человек из Сычуани» (Б. Брехт) — Шен Те и Шуи Та
«Чайка» (А. П. Чехов) — Нина
«Игрок» (Н. Гоголь) — Полина
«Маленькие трагедии» (А. Пушкин) — Донна Анна
«На дне» (М. Горький) — Настя
«Первый бал Золушки» (по Е. Л. Шварцу) — Мачеха
«Дворянское гнездо» (И. Тургенев) — Лиза
«Чайка» (А. Чехов) — Полина Андреевна
«Три сестры» (А. Чехов) — Анфиса
«Доходное место» (А. Островский) — Кукушкина
«Маков цвет» (3. Н. Гиппиус, Д. С. Мережковский и Д. В. Философов) — Евдокимовна
«Мораль Дульской» (Г. Запольская) — пани Дульская
«Пока она умирала» (Н. Птушкина) — Софья Ивановна
роли в кино
1992 Рин. Легенда об иконе | Rin (Россия, Япония)
1982 Формула памяти1980 Последний побег :: Галина Ивановна
1979 Вторая весна :: Меланья Антоновна
1979 Впервые замужем :: Лукерья Петровна
1979 Бал1978 Фотографии на стене :: Ирина Александровна :: главная роль
1978 Пока бьется сердце (фильм-спектакль) :: секретарша
1978 Ошибки юности :: мама Гурьянова
1977 Беда :: попутчица
1976 Длинное, длинное дело :: тетя Маруся
1976 Вдовы :: вдова Петра Пелипенко
1975 Чужие письма :: Елизавета Сергеевна
1974 Врача вызывали? :: эпизод
1970 О любви :: Полина Ивановна
1968 Элиза Дулиттл (фильм-спектакль)
1967 Его звали Роберт :: Катя
1966 Маленькие трагедии (фильм-спектакль) :: Донна Анна
1966 В городе С. | In the Town of S :: жена Пузырева
1961 Раздумья :: эпизод
1958 Пучина :: Лиза
1958 В дни Октября :: Маргарита Васильевна Фофанова
1957 Степан Кольчугин :: Ольга Ивановна
1956 Искатели :: Майя Константиновна Устинова
1953 Званый ужин (короткометражный) :: жена Петра Петровича
1951 Свет в Коорди | Valgus Koordis :: эпизод
1951 Белинский :: Мария Белинская
участие в фильмах
1998 Чтобы помнили... (документальный)