Советская и российская актриса, заслуженная артистка России. Родилась в Москве в простой семье. Её отец, маляр, был специалистом по орнаментальной живописи. Мать работала портнихой. Нина Гребешкова родилась 29 ноября 1930 года, и начало Великой Отечественной войны встретила, учась в третьем классе. Отец Нины ушёл на фронт, сама она вместе с матерью и двумя братьями, Николаем и Валентином, была эвакуирована в Пензенскую область. Там, в деревне Сурьмино, Нине повезло учиться у преподавателей Фрунзенской академии, о которых у актрисы сохранились самые тёплые воспоминания.

Нина Гребешкова долгое время и сама мечтала о простой карьере школьного учителя, ей нравилось общаться с детьми младшего возраста, и именно в младших классах хотела преподавать будущая актриса. Эта её мечта частично реализовалась в сыгранных ею ролях, в светлых образах учителей, созданных актрисой: это запомнившаяся многим роль учительницы Нины Сергеевны в детском фильме «Сказка о потерянном времени» и роль Аллочки, учительницы химии в знаменитой картине Станислава Ростоцкого «Доживём до понедельника».

Всего актриса снялась в более чем семидесяти фильмах. Нина Гребешкова была одной из самых любимых актрис отечественного зрителя, несмотря на то, что большинство сыгранных ею ролей второго плана.

Решение о поступлении во ВГИК было достаточно случайно. Однажды в беседе с отцом подруги, известным поэтом Владимиром Луговским она упомянула о своём желании работать в школе, на что поэт предложил Нине попробовать себя в роли актрисы. Его дочь, Мария Луговская, уже мечтала стать артисткой, и Нина Гребешкова подала документы во ВГИК вместе с подругой.

Нине Гребешковой сразу удалось поступить на курс Сергея Герасимова. Старостой их группы стал будущий муж Нины Гребешковой Леонид Гайдай. С первого же курса начинаются и съёмки в фильмах. Первой ролью для Нины Гребешковой стало эпизодическое появление в фильме «Смелые люди», где она сыграла девочку с куклой. Ещё некоторое время актриса, отличавшаяся почти детской внешностью, играла роли школьниц-пионерок. Нина Гребешкова получила главные роли в фильмах «Честь товарища» и «Беспокойная весна». Актриса работала так много, что Сергей Герасимов, недовольный её успехами в учёбе, поставил перед ней жёсткое условие: «либо сниматься, либо заниматься». Результатом такого ультиматума стал переход Нины Гребешковой в мастерскую Владимира Белокурова и Василия Ванина.

Благодаря активному участию актрисы в репетициях и её готовности много работать с режиссёрами состоялось и более близкое знакомство с будущим мужем Леонидом Гайдаем. Он вызвался провожать актрису домой после поздних репетиций, хотя сам из-за этого не успевал на свою электричку и вынужден был ночевать на вокзале. Вскоре Нина Гребешкова и Леонид Гайдай поженились.

ВГИК Нина Павловна окончила в 1954 году, и с этого года вплоть до 1990-го работала в Театре-студии киноактёра. Роль в картине знаменитого советского режиссёра Ивана Пырьева «Испытание верности» помогает молодожёнам приобрести собственную квартиру, но на какое-то время в актёрской карьере Нины Павловны наступает некоторое затишье. Она снимается в целом ряде фильмов, которые, однако, не приносят ей особого успеха. Так продолжается до тех пор, пока её муж, Леонид Гайдай, не приступает к съёмкам собственных фильмов.

Леонид Гайдай предлагает Нине сыграть одну из эпизодических ролей, врача скорой помощи, в своём фильме «Кавказская пленница», и ради этой скромной роли, а главное, ради того, чтобы быть рядом с болевшим на тот момент мужем, Нина Гребешкова отказывается от другого, более перспективного предложения. В некоторой степени именно это решение и предопределяет дальнейшую актёрскую судьбу Нины Павловны. Она снимается практически во всех фильмах своего мужа Леонида Гайдая, но всё это в основном эпизодические роли и роли второго плана. Оценив талант комедийной актрисы, в свои картины Нину Гребешкову начинает приглашать и Георгий Данелия. Режиссёр не ограничивает актрису в выборе ролей в своих фильмах, однако все они оказываются комедиями, что всё дальше уводит Нину Павловну от серьёзных драматических ролей, о которых она когда-то мечтала.

Впрочем, яркая игра завоевывает ей такую любовь зрителя, которой удостаивается не всякая драматическая актриса. Нина Гребешкова продолжила работу в кино и после смерти мужа. Это роли в кино и сериалах, эпизоды в таких киножурналах, как «Ералаш» и «Фитиль».