Нина Владимировна Железняк родилась в Москве 11 ноября 1974 года в нетеатральной семье. Ее отец работал грузчиком, а мать занималась шитьем. Железняк, у которой есть две сестры, Людмила, библиотекарь, сыграла значительную роль в развитии ее интереса к танцам и чтению в детстве.
Вопреки стремлениям матери поступить в Плехановский институт, Железняк больше заинтересовалась учебой в хореографической студии, а затем в театральной студии на Арбате. Этот опыт вдохновил ее продолжить образование в ГИТИСе. Несмотря на первоначальный отказ в институте, она в конце концов присоединилась к цирку в составе кордебалета и даже гастролировала по Японии. По возвращении она повторно подала документы в ГИТИС и была принята на курс Марка Захарова.
После окончания ГИТИСа в 2000 году Железняк стала участницей труппы театра «Ленком». В том же году она дебютировала в киноиндустрии, сразу же добившись успеха благодаря роли в фильме Тиграна Кеосаяна «Серебряный ландыш». На протяжении всей ее карьеры среди ее самых популярных работ были «Сваты», «8 первых свиданий» и «Орлинская». Стрелы Нептуна и другие.
Личная жизнь Железняка также была насыщенной. Во время учебы во ВГИКе она пересеклась со своим будущим мужем Спартаком Сумченко, с которым у нее сначала сложилась дружба, которая позже переросла в роман. Они поженились вскоре после того, как оба получили дипломы. Их семейная радость возросла с рождением четырех детей: сыновей Савелия, Прохора, Фомы и дочери Агафьи. Железняк утверждает, что успешно совмещает материнство и карьеру благодаря правильному графику и поддержке мужа.
Несмотря на успехи в театре, Железняк продолжает соглашаться на возможности сниматься в кино. В 2023 году она даже сыграла эпизодическую роль в комедии «Скачка». Актриса уверенно утверждает, что ее фигура осталась красивой даже после четырех беременностей, а ее реальный возраст неточно отражен в паспорте.
Хотя в последние годы ходили слухи о пятой беременности, они не подтвердились.