Cresciuta a Gossolengo alle porte di Piacenza, inizia ad esibirsi già a 13 anni, influenzata dalle sonorità rock e punk degli anni settanta. Debutta in televisione come veejay di MTV e poi nel ruolo di co-conduttrice al fianco di Red Ronnie dell'ultima edizione di Roxy Bar, su TMC2. Nel 2009 con il nome d'arte, che combina il nome della sua cantante preferita, Nina Simone, con il cognome della madre, firma il contratto con la Universal e pubblica il suo primo EP eponimo: Nina Zilli. Il singolo estivo 50mila, eseguito in coppia con Giuliano Palma, ottiene un buon successo radiofonico e successivamente viene incluso nella colonna sonora del film Mine vaganti di Ferzan Özpetek. In Nina Zilli figura, tra brani autografi di sonorità soul e R&B, un richiamo agli anni sessanta come L'amore verrà, cover in italiano di You Can't Hurry Love (con il testo scritto da Pino Cassia), brano portato al successo dalle Supremes nel 1966. In gara nella categoria "Sanremo Nuova Generazione" al 60º Festival della canzone con il brano L'uomo che amava le donne, Nina Zilli raggiunge la finale a quattro e vince il Premio della Critica "Mia Martini", il premio "Sala Stampa Radio Tv" e il Premio Assomusica 2010, quest'ultimo per la migliore esibizione dal vivo. Il 19 febbraio esce il suo Album Sempre lontano, che irrompe al 12° posto nella Top Album FIMI, per rimanere nella Top 20 nelle seguenti settimane e raggiungere il 5° posto nella quinta settimana d'uscita dell'album decretandola rivelazione del Festival. Non solo successo di vendite ma anche radiofonico: L'uomo che amava le donne si piazza al 19° posto della classifica airplay, per poi arrivare al 14° posto ed essere uno dei brani più trasmessi da tutte le emittenti radiofoniche italiane. A fine Aprile l'album Sempre lontano viene decretato Disco D'oro a conferma del grandissimo successo di vendite dell'album e del singolo sanremese. Nel 2010 partecipa all'annuale Concerto del Primo Maggio in piazza San Giovanni a Roma.