Нина Павловна Гребешкова родилась 29 ноября 1930 года в Москве. Ее мать была портнихой, а отец маляром. Сначала Нина даже не задумывалась о работе в кино, а планировала стать учительницей. Все изменил случайный разговор.
Отцом одной из одноклассниц Нины был известный поэт Владимир Луговской. Он посоветовал обеим девушкам подать документы во ВГИК. Нина даже не знала о таком институте, но решила попробовать. Оказалось, что это решение изменило всю ее жизнь. Во ВГИКе в 1949 году она познакомилась с Леонидом Гайдаем – своим будущим мужем. Они учились на одном курсе, но Гайдай был старше на 8 лет. В воспоминаниях Гребешкова признавалась, что сначала стеснялась с ним общаться, боялась сказать глупость.
После окончания ВГИКа в 1954 году Гребешкова пришла в Театр-студию киноактера (где была актрисой до 1990 года). Снималась у Ивана Пырьева в фильме «Испытание верности», играла в экранизациях классики (например, воплотила на экране образ Татьяны в вышедшей в 1959 году экранизации знаменитой повести Тургенева «Муму») и в других картинах.
У Гайдая она снялась в 11 фильмах (настолько же часто он снимал только Георгия Вицина), но роли ей давал только второстепенные или эпизодические. Например, в фильме «Бриллиантовая рука» она сыграла жену Семена Семеновича Горбункова, в «Кавказской пленнице» – врача психиатрической больницы. Нина Павловна сама рассказывала, что главных ролей Гайдай ей не давал, потому что боялся, что его обвинят в «продвижении» жены. Впрочем, Гребешкова достаточно много снималась у других режиссеров, хотя большинство ее ролей все же были второстепенными. Также в период с 1953 по 1972 годы Нина занималась озвучиванием иностранных фильмов.
Быть женой гениального режиссера – нелегко, но Гребешкова умела принимать сложный характер супруга и не таить обид. Сама она говорила об отношениях с Гайдаем: «Жить с ним было нелегко. Трудный человек. Не такой, как все. И эту „особенность« нужно было любить и уважать». Она успевала сниматься в кино, заниматься воспитанием дочери Оксаны и была настоящей хранительницей домашнего очага.
После смерти Гайдая в 1993 году Нина Павловна сознательно редко появлялась на публике. Она продолжала сниматься в кино, уделяла много времени внучке Ольге. Последний раз Гребешкова появилась на экране в 2020 году, сыграв бабушку одного из персонажей сериала «Содержанки». Всего она снялась в более чем 80 фильмах самых разных жанров: от сказок до иронических детективов. Ее по праву можно назвать «королевой эпизода» мастерски создававшей запоминающиеся образы, даже если роль состояла из одной-двух фраз.
Последние годы провела на даче в Звенигороде, которую очень любила. Занималась садоводством и кошками. Близкие отмечают, что она называла себя счастливым человеком, относилась к жизни с юмором, бесконечно любила свою семью и профессию.
Нина Павловна Гребешкова скончалась 10 мая 2025 года в Москве на 95-м году жизни. Ее похоронили рядом с мужем на Кунцевском кладбище столицы.