Boulanger föddes i Paris 1887 i en musikalisk familj. Hennes far var kompositör och dirigent och hennes mamma var pianist. Nadia visade musikalisk talang i unga år och började studera piano och komposition vid Paris Conservatoire. Hon vann flera utmärkelser och priser under sin tid på konservatoriet och efter examen började hon undervisa privat.
På 1920-talet öppnade Boulanger sin egen musikskola i Paris, École Normale de Musique de Paris. Skolan blev snabbt en av de mest prestigefyllda musikskolorna i världen och Boulanger lockade elever från hela världen. Hon undervisade i ett brett spektrum av ämnen, inklusive harmoni, kontrapunkt, orkestrering och komposition.
Boulanger var en krävande lärare, men hon var också mycket stödjande till sina elever. Hon uppmuntrade dem att utveckla sina egna unika stilar, och hon hjälpte dem att få sin musik framförd och publicerad. Många av hennes elever blev framgångsrika kompositörer, dirigenter och artister.
Boulanger fortsatte att undervisa fram till sin död 1979. Hon var en mycket respekterad och inflytelserik figur i musikens värld, och hennes arv fortsätter att leva vidare genom hennes elever och deras musik.