Boulanger syntyi Pariisissa vuonna 1887 musikaaliperheeseen. Hänen isänsä oli säveltäjä ja kapellimestari, ja hänen äitinsä oli pianisti. Nadia osoitti musiikillista lahjakkuutta nuorena ja aloitti pianonsoiton ja sävellyksen opiskelun Pariisin konservatoriossa. Hän voitti useita palkintoja ja palkintoja konservatorion aikana, ja valmistuttuaan hän alkoi opettaa yksityisesti.
1920-luvulla Boulanger avasi oman musiikkikoulunsa Pariisiin, École Normale de Musique de Parisin. Koulusta tuli nopeasti yksi maailman arvostetuimmista musiikkikouluista, ja Boulanger houkutteli opiskelijoita ympäri maailmaa. Hän opetti monenlaisia aineita, kuten harmoniaa, kontrapunktia, orkestraatiota ja sävellystä.
Boulanger oli vaativa opettaja, mutta hän tuki myös erittäin paljon oppilaitaan. Hän rohkaisi heitä kehittämään omia ainutlaatuisia tyylejään ja auttoi heitä saamaan musiikkinsa esille ja julkaista. Monista hänen oppilaistaan tuli menestyviä säveltäjiä, kapellimestareita ja esiintyjiä.
Boulanger jatkoi opettamista kuolemaansa saakka vuonna 1979. Hän oli erittäin arvostettu ja vaikutusvaltainen hahmo musiikin maailmassa, ja hänen perintönsä elää edelleen hänen oppilaidensa ja heidän musiikkinsa kautta.