Boulanger nacque a Parigi nel 1887 in una famiglia di musicisti. Suo padre era un compositore e direttore d'orchestra e sua madre era una pianista. Nadia ha mostrato talento musicale in giovane età e ha iniziato a studiare pianoforte e composizione al Conservatorio di Parigi. Ha vinto numerosi premi e riconoscimenti durante la sua permanenza al conservatorio e, dopo il diploma, ha iniziato a insegnare privatamente.
Negli anni '20, Boulanger aprì la sua scuola di musica a Parigi, l'École Normale de Musique de Paris. La scuola divenne rapidamente una delle scuole di musica più prestigiose al mondo e Boulanger attirò studenti da tutto il mondo. Ha insegnato una vasta gamma di materie, tra cui armonia, contrappunto, orchestrazione e composizione.
Boulanger era un'insegnante esigente, ma era anche molto solidale con i suoi studenti. Li ha incoraggiati a sviluppare i propri stili unici e li ha aiutati a far eseguire e pubblicare la loro musica. Molti dei suoi studenti sono diventati compositori, direttori d'orchestra e artisti di successo.
Boulanger continuò a insegnare fino alla sua morte nel 1979. Era una figura molto rispettata e influente nel mondo della musica, e la sua eredità continua a vivere attraverso i suoi studenti e la loro musica.