Boulanger je rođen u Parizu 1887. u glazbenoj obitelji. Otac joj je bio skladatelj i dirigent, a majka pijanistica. Nadia je u mladosti pokazala glazbeni talent te je započela studij klavira i kompozicije na Pariškom konzervatoriju. Tijekom studija na konzervatoriju osvojila je više priznanja i nagrada, a nakon diplome počela je privatno predavati.
U 1920-ima Boulanger je otvorila vlastitu glazbenu školu u Parizu, École Normale de Musique de Paris. Škola je brzo postala jedna od najprestižnijih glazbenih škola na svijetu, a Boulanger je privukao učenike iz cijeloga svijeta. Predavala je širok raspon predmeta, uključujući harmoniju, kontrapunkt, orkestraciju i kompoziciju.
Boulanger je bila zahtjevna učiteljica, ali je također pružala veliku podršku svojim učenicima. Poticala ih je da razviju vlastite jedinstvene stilove i pomogla im je da svoju glazbu izvode i objave. Mnogi od njezinih učenika postali su uspješni skladatelji, dirigenti i izvođači.
Boulanger je nastavila predavati sve do svoje smrti 1979. Bila je vrlo cijenjena i utjecajna osoba u svijetu glazbe, a njezino nasljeđe nastavlja živjeti kroz njezine učenike i njihovu glazbu.