Boulanger nació en París en 1887 en una familia de músicos. Su padre era compositor y director de orquesta y su madre era pianista. Nadia mostró talento musical a una edad temprana y comenzó a estudiar piano y composición en el Conservatorio de París. Ganó varios premios y premios durante su estancia en el conservatorio y, tras graduarse, comenzó a enseñar de forma privada.
En la década de 1920, Boulanger abrió su propia escuela de música en París, la École Normale de Musique de Paris. La escuela se convirtió rápidamente en una de las escuelas de música más prestigiosas del mundo y Boulanger atrajo a estudiantes de todo el mundo. Enseñó una amplia gama de materias, incluidas armonía, contrapunto, orquestación y composición.
Boulanger era una profesora exigente, pero también apoyaba mucho a sus alumnos. Los animó a desarrollar sus propios estilos únicos y los ayudó a interpretar y publicar su música. Muchos de sus estudiantes se convirtieron en compositores, directores e intérpretes de éxito.
Boulanger continuó enseñando hasta su muerte en 1979. Era una figura muy respetada e influyente en el mundo de la música, y su legado continúa vivo a través de sus estudiantes y su música.