Născută pe 12 noiembrie 1961, la Oneşti, Nadia a început gimnastica de la 4 ani, iar talentul său i-a permis să concureze în competiţii importante încă de la vârste fragede. În 1975 era deja campioană europeană, la Skien, în Norvegia, unde a cucerit aurul la individual compus, sărituri, paralele şi bârnă, plus un argint la sol.
Însă consacrarea definitivă a venit un an mai târziu, la Jocurile Olimpice de la Montreal, unde a primit şapte note de 10 şi a câştigat aurul la individual compus, paralele şi bârnă. Nadia nu a devenit doar simbolul perfecţiunii, ci şi un adevărat star internaţional, confiscând prima pagină a ziarelor şi revistelor din întreaga lume. De altfel, după Olimpiada din Canada, gimnasta a apărut pe coperţile revistelor Time, Newsweek şi Sport Illustrated, toate în aceeaşi săptămână.
În 1977, la Campionatele Europene de la Praga, şi-a păstrat titlul la individual compus, dar, la finalele pe aparate, arbitrele s-au arătat ostile faţă de delegaţia României, fapt care a determinat retragerea gimnastelor din concurs. „M-am întrecut la Europene, de fapt, cu cele mai bune gimnaste ale lumii şi le-am învins. N-am putut să mă lupt însă cu arbitrele”, spuna Nadia în almanahul Sportul din 1978.
Incidentul din Cehoslovacia nu a afectat-o însă pe Nadia, care a obţinut primul titlu mondial din istoria gimnasticii româneşti la Strasbourg, în 1978, la bârnă, şi cel de-al treilea succes consecutiv la individua compus la Europene, performanţă egalată 23 de ani mai târziu de Svetlana Horkina.
Campionatele Mondiale din 1979, desfăşurate în Statele Unite, la Fort Worth, a adus României primul titlu mondial pe echipe, dar Nadia a fost urmărită de ghinion, accidentându-se. A făcut un singur exerciţiu, la bârnă, unde a obţinut 9,95, şi ratând posibilitatea de a câştiga singurul titlu care îi lipseşte, cel de campioană mondială absolută.
Cea de-a doua Olimpiadă a Nadiei, la Moscova în 1980, a rămas de asemenea în istorie, dar nu doar pentru evoluţiile „Zeiţei de la Montreal”, ci şi pentru cele 27 de minute de aşteptare pentru nota la ultimul aparat din concursul la individual compus. Românca a primit doar 9,85, iar titlul olimpic a fost câştigat de Elena Davîdova. În ceea ce chiar Nadia a numit „cel mai greu concurs al vieţii mele”, a obţinut totuşi două medalii de aur, la bârnă şi sol.
Cariera Nadiei s-a încheiat cu ocazia Universiadei de la Bucureşti, în 1981. În ultimul său concurs a câştigat cinci medalii de aur, cu echipa, la individual compus, sărituri, paralele şi sol, dar retragerea oficială a venit abia în 1984, într-o festivitate în care a fost premiată de preşedintele de atunci al CIO, Juan Antonio Samaranch.
În niembrie 1989, Nadia a fugit din România în Statele Unite, unde îl va întâlni pe Bart Conner, cel care îi va deveni soţ, în 1996. Pe 3 iunie 2006 avea să devină mamă, nascând un băiat pe care l-a botezat Dylan Paul.
În 1996, Nadia Comăneci a intrat în Galeria "Hall of Fame" a gimnasticii internaţionale, iat în 1999 a devenit primul sportiv care a fost invitat să ţină un discurs la sediul ONU cu ocazia anului internaţional al voluntariatului.
Nadia este implicată în mai multe activităţi caritabile fiind vicepreşedinte al Consiliului Director al Special Olympics, vicepreşedinte al Asociaţiei Distrofiei Musculare, precum şi membru al consiliului Laureus Sports For Good Foundation. De asemenea, Nadia a creat în Bucureşti un centru pentru ajutorarea copiilor orfani din România.
Totodată, Nadia Comăneci este preşedinte de onoare al Federaţiei Române de Gimnastică, preşedinte Onorific al Comitetului Olimpic şi Sportiv Român, Ambasadorul Sporturilor Româneşti şi membru al Fundaţiei Federaţiei Internaţionale de Gimnastică.
Împreună cu soţul său deţine Academia de Gimnastică Bart Conner Gymnastics Academy din Oklahoma City.
În ianuarie 2007, a fost distinsă de Comitetul Olimpic şi Sportiv Român cu titlul de cea mai bună sportivă a secolului XX, iar din partea Comitetului Internaţional Olimpic a primit de două ori Ordinul Olimpic.