Boulanger se narodil v Paříži v roce 1887 do hudební rodiny. Její otec byl skladatel a dirigent a její matka byla klavíristka. Nadia projevila hudební talent v mladém věku a začala studovat hru na klavír a skladbu na pařížské konzervatoři. Během svého působení na konzervatoři získala několik ocenění a cen a po absolutoriu začala soukromě učit.
Ve dvacátých letech minulého století Boulanger otevřela v Paříži vlastní hudební školu, École Normale de Musique de Paris. Škola se rychle stala jednou z nejprestižnějších hudebních škol na světě a Boulanger přitahoval studenty z celého světa. Vyučovala širokou škálu předmětů, včetně harmonie, kontrapunktu, orchestrace a kompozice.
Boulanger byla náročná učitelka, ale své studenty také velmi podporovala. Povzbuzovala je, aby rozvíjeli své vlastní jedinečné styly, a pomáhala jim, aby se jejich hudba hrála a publikovala. Z mnoha jejích studentů se stali úspěšní skladatelé, dirigenti a interpreti.
Boulanger pokračovala ve výuce až do své smrti v roce 1979. Byla velmi respektovanou a vlivnou osobností ve světě hudby a její odkaz nadále žije prostřednictvím jejích studentů a jejich hudby.