Надежда Михалкова родилась 27 сентября 1986 года в Москве в семье известного режиссера и актера Никиты Михалкова и модельера Татьяны Шигаевой.

В 1994 году Надежда снялась в картине отца «Утомленные солнцем». Она сыграла роль Нади — дочери комдива Котова.

В 1998 году вышла очередная картина Никиты Михалкова «Сибирский цирюльник», в которой Надежда сыграла эпизодическую роль девочки на ярмарке.

В 1999 году Надя сыграла двух сестер-близняшек в картине Тиграна Кеосаяна «Президент и его внучка».

В 2004 году, после окончания школы, Надежда поступила на факультет международной журналистики в Московский государственный институт международных отношений, который окончила в 2008 году.

Также в 2008 году Надежда вместе со своей сестрой Анной Михалковой выступила продюсером картины «Скажи Лео», главные роли в котором исполнили Андрей Щипанов, Анна Старшенбаум, Анна Михалкова и Настасья Самбурская.

В 2010 году Надя снялась в фильме «Утомленные солнцем – 2: Предстояние», главные роли в котором исполнили Никита Михалков и Олег Меньшиков.

В том же 2010 году Надежда Михалкова удостоилась премии на церемонии «Женщина года Glamour 2010» в категории «Прорыв года».

В 2011 году вышла вторая часть фильма «Утомленные солнцем – 2» под названием «Цитадель».

В 2012 году актриса сыграла роль Лизы Тайницкой в мини-сериале «Три товарища», а также снялась в фильме «Любовь с акцентом».

Помимо актерской деятельности Надежда занимается дизайном одежды, она даже выпустила свою коллекцию под названием «Надин».