Нина Тимофеева родилась в Ленинграде, окончила Ленинградское хореографическое училище (1953) и была принята в труппу Кировского (Мариинского) театра. С 1956 балерина выступает уже на сцене Большого театра в Москве. И продолжает учиться — ее педагогом стала Галина Уланова, а впоследствии — Марина Семенова.

Нина Тимофеева дебютировала на сцене ГАБТ в «Лебедином озере», исполнив партию Одетты-Одиллии. Она исполнила главные партии в балетах «Спящая красавица», «Жизель», «Дон Кихот», «Раймонда». Прима участвовала в постановках Юрия Григоровича, первой танцевала ведущие женские партии в балетах «Спартаке» и «Легенде о любви».

Завершив артистическую карьеру в 1988 году, Нина Тимофеева продолжила работу в театре в должности педагога-репетитора. В 1991 году вместе с дочерью Надеждой покинула Россию, переехав на постоянное место жительства в Израиль, где также занималась педагогической и балетмейстерской деятельностью.

Запись Скончалась прима балерина ГАБТ, народная артистка СССР Нина Тимофеева впервые появилась Музыкальное обозрение.