Нина Александровна Останина родилась 26 декабря 1955 г. в посёлке Победим близ села Колпаково Топчихинского района Алтайского края.
Окончила с отличием сельскую школу и поступила в только что открывшийся в Барнауле Алтайский госуниверситет.
Окончила исторический факультет АлГУ в 1978 году. После получения диплома 6 лет отработала преподавателем истории и общественных наук в Алтайском медицинском институте, вступила в КПСС. С Компартией связана вся политическая карьера Останиной.
В 1983 году вместе с семьёй переехала в Кузбасс. Работала заведующей кабинетом политпросвещения на шахте "Зиминка" в Прокопьевске, лектором горкома КПСС, в Сибирской горно-металлургической академии в Новокузнецке.
В конце 1993 года выступила одним из организаторов регионального блока сторонников А. Г. Тулеева "Народовластие", с 1994 по 1999 год входила в руководящий состав объединения. В 1994—1995 годах — помощник председателя Законодательного собрания Кемеровской области А. Г. Тулеева.
В 1995 году избрана в Государственную думу второго созыва, была членом депутатской группы "Народовластие", членом Комитета по делам Федерации и региональной политике, затем — заместителем председателя Комитета по делам женщин, семьи и молодёжи.
В 1999 и 2003 годах избиралась по Прокопьевскому одномандатному избирательному округу Кемеровской области, выдвигалась избирательным объединением КПРФ. В Государственной Думе РФ третьего созыва была членом депутатской Агропромышленной группы, заместителем председателя Комитета по делам женщин, семьи и молодежи, в Государственной думе РФ четвёртого созыва — членом фракции КПРФ, членом Комитета по делам женщин, семьи и молодежи. В июне 2004 года создала и возглавила общественное движение "Коммунисты — за Кузбасс!". В декабре 2004 года избрана 1-м секретарём Кемеровского обкома КПРФ. В 2006 году в Академии труда и социальных отношений защитила диссертацию "Российская молодёжь на рынке труда: социально-управленческие аспекты" на соискание учёной степени кандидата социологических наук.
2 декабря 2007 года избрана депутатом Государственной думы пятого созыва в составе федерального списка кандидатов, выдвинутого КПРФ. Секретарь Кемеровского обкома КПРФ, член Комитета спасения Кузбасса.
В 2010 году начала выступать с критикой А. Г. Тулеева, что вызвало недовольство многих её бывших сторонников. Сама Останина объяснила произошедшее мировоззренческими разногласиями между КПРФ и "Единой Россией". В августе 2011 года покинула пост 1-го секретаря Кемеровского обкома КПРФ и перешла на работу в ЦК КПРФ. В состав Госдумы РФ шестого созыва баллотировалась по списку КПРФ от Ставропольского края (под вторым номером), в депутаты не прошла. В настоящее время возглавляет аппарат фракции КПРФ в Государственной Думе.
На выборах в Государственную думу Федерального Собрания РФ VII созыва (2016 год) баллотировалась по 40 Рубцовскому одномандатному избирательному округу, Алтайский край, в депутаты не прошла. На президентских выборах 2018 года стала доверенным лицом кандидата в президенты Павла Грудинина.
Муж - Игорь Григорьевич Останина, в 2000-е годы он работал сотрудником аппарата Госдумы РФ. Имеет двух сыновей сыновей — Даниил (1982 г.) и Евгений.
Член КПРФ.
Государственные награды:
Медаль "В память 850-летия Москвы"
Награды Русской Православной Церкви:
Орден святой равноапостольной княгини Ольги III степени
Медали Кемеровской области:
"За веру и добро"
"60 лет Кемеровской области"
"За особый вклад в развитие Кузбасса" II и III степеней