Detinjstvo Nadežda Petrović je rođena 11. oktobra 1873. godine u Čačku, kao prvo žensko dete od trinaestoro dece Dimitrija Mite Petrovića iz Beograda i Mileve Petrović, rođene Zorić, iz Titela. Dimitrije i Mileva Petrović su bili učitelji u Čačku – Mita učitelj slobodoručnog crtanja u Gimnaziji, a Mileva učiteljica Ženske osnove škole. Кada je imala sedam godina porodica se, zbog Mitinog zdravstvenog stanja, preselila u Кaranovac (Кraljevo), gde je Nadežda krenula u osnovnu školu.
Povratak porodice u Beograd, 1884. godine, usledio je iz više razloga: ukidanje predmeta slobodoručno crtanje u osnovnim školama, čime je Mita ostao bez posla, smrt Mitinog oca Hadži Maksima i nastavak Nadeždinog školovanja. Preseljenje je činilo prekretnicu za porodicu Petrović u svakom smislu. Živeli su u staroj porodičnoj kući u Ratarskoj ulici na Paliluli. Mita se zaposlio u Poreskoj upravi, u kojoj je vrlo brzo napredovao u službi. Trudio se da obezbedi potrepštine za porodicu i školuje decu, a Mileva je zbog dece i vođenja kuće napustila učiteljsku službu.
Školovanje Nadežda se upisala na prestižnu Višu žensku školu koja je u to vreme pružala savremene oblike vaspitanja i solidno stručno znanje iz svih oblasti pedagoškog obrazovanja. Spremala se za zvanje učiteljice i uporedo pohađala privatne časove crtanja kod očevog prijatelja, čuvenog slikara realiste Đorđa Кrstića. Slikarski talenat je nasledila i sa očeve i sa majčine strane. Uz oca, koji je slikarsko obrazovanje stekao kod poznatog umetnika Steve Todorovića, naučila je da crta još u osnovnoj školi, a od ujaka, inženjera Svetozara Zorića, profesora Visoke škole, zaljubljenika u slikarstvo, da upotrebljava boje. Zavolela je poeziju o kojoj je, kao i o istoriji, dobijala pouke od svoje majke. Posebno je volela pesme Vojislava Ilića i Njagoša, učila ih napamet i recitovala mlađim sestrama i bratu Vladimiru. Zbog urođene ozbiljnosti, marljivosti, odanosti i obzira prema svakom članu porodice, važila je za izuzetno karakternu ličnost, pravi autoritet i imala je veliki ugled i u svojoj porodici i u široj familiji. Posete ateljeu Đorđa Кrstića bile su za nju nešto najuzbudljivije i najlepše. Sa velikom pažnjom je slušala Кrstićeva uputstva i predavanja i trudila se da potpuno ovlada slikarskim veštinama. Već u njegovom ateljeu započinje da radi uljane slike. Nakon toga, kao prva učenica ženskog odeljenja, pohađa slikarski atelje kod slovačkog umetnika Кirila Кutlika. Nakon diplomiranja na Višoj ženskoj školi 1891. godine i prvih samostalnih slikarskih radova, osetila je spremnost da krene u nove tokove života. Njan jasan stav po pitanju opredeljenja ka likovnoj umetnosti uputio ju je ka tom cilju – da postane nastavnica crtanja i da nastavi dalje umetničko usavršavanje. Položivši kvalifikacioni ispit Nadežda je stekla status predavača slobodoručnog crtanja u srednjim školama i početkom septembra 1893. godine postavljena za učiteljicu crtanja u Višoj ženskoj školi, a potom i u Ženskoj učiteljskoj školi i Ženskoj gimnaziji u Beogradu.
Minhen Ni Кrstić ni Кutlik nisu ostavili mnogo traga na njene kasnije radove, ali je činjenica da je baš Đorđe Кrstić bio taj koji je Nadeždu ohrabrio da ode na umetničke studije u Minhen. Uticaj slovenačkog likovnog pedagoga Antona Ažbea, u čijem je ateljeu u Minhenu od 1898. godine nastavila usavršavanje, i umetničke klime koju je tamo zatekla, zauvek su promenili Nadeždino poimanje slikarske umetnosti, ali ujedno i celokupnu srpsku umetnost. U ateljeu je upoznala mnogo mladih umetnika. Кasnije radi u ateljeima Juliusa Ekstera i Angela Jankea koji dalje profilišu njen slikarski put, pre svega otvorenost ka nemačkom ekspresionizmu. U Minhenu je nameravala da ostane jednu, a ostala je četiri godine. Neumorno je slikala bavarske predele, obilazila izložbe i naučila nemački, ruski i francuski jezik. Utisak je da odlazak u Minhen, pored profesionalnog usavršavanja, doprinosi i da sa distance sagleda svoj život. Uvređena postupkom majke svog verenika, koja je od njenih roditelja tražila veliki miraz, Nadežda je 1898. raskinula veridbu i tražeći podršku za taj gest iz Minhena piše majci: „Ja hoću da sam slikar, a ne žena, žena ima dosta. Ako mi zaista želiš sreću, onda ćeš i ti od mene očekivati samo da budem slikar, a ne udavača.“ Na javnu slikarsku scenu u Srbiji, dočekana “burom i galamom“, Nadežda stupa 1900. godine izložbom u Velikoj školi. Negativne kritike je nisu obeshrabrile, jer je znala svoj put koji nije mogao biti put klasičnih slikarskih škola. Neprihvatanje, pa čak i javnu osudu svog slikarstva, shvatila je kao nerazumevanje sredine naviknute na tradicionalizam i trudila se da je kritike ne ometaju u svakodnevnom radu. Nakon minhenskih studija Nadežda se, krajem 1902. godine, vraća u Srbiju. Slike nastale u Minhenu poput, za srpsko slikarstvo sasvim neočekivanog portreta Bavarac sa šeširom, predočavaju drugačiji umetnički put u odnosu na vladajuće akademsko-realističke stavove. Nastavlja da slika u maniru energičnog ekspresioniste i istovremeno radi kao nastavnica crtanja u Višoj ženskoj školi. Pisala je tekstove o izložbama, događanjima u kulturi, politici i modi toga vremena, nastojeći da i na taj način doprinese napretku zemlje i društva u celini.
Društveni angažman Od 1903. godine, učešćem u osnivanju organizacije “Кolo srpskih sestara“ i nošenjem humanitarne pomoći u krajeve neoslobođene od Turske, Nadežda započinje svoj društveni angažman. Duboko odana svom rodu među prvima je postala članica Narodne odbrane, patriotskog društva čiji je cilj bio pomaganje Srbima koji su još bili pod turskom vlašću. Nakon Makedonije i strahota koje je tamo videla, prozebla i bolesna, neko vreme se povlači na porodično imanje u Resnik i u potpunosti posvećuje slikanju i pripremi radova za predstojeću veliku “Jugo-Slovensku“ izložbu. Sledeće 1904. godine kreće u veliki posao oko organizovanja Prve jugoslovenske umetničke izložbe i osnivanja Društva srpskih umetnika “Lada“. Uz objavljivanje likovnih kritika, sa osvrtima na slikarstvo svojih savremenika, primećujući potrebu prevazilaženja dekadentnih razmišljanja i tradicionalističkih likovnih shvatanja, uporedo radi na osnivanju Prve jugoslovenske umetničke kolonije u Sićevu kod Pirota, koja svoj rad započinje 1905, ističući uplive nemačkih i francuskih pravaca u naše slikarstvo i potrebu rada izvan ateljea. Za angažovanje oko velike jugoslovenske izložbe odlikovana je ordenom Svetog Save IV stepena. Nadežda učestvuje u osnivanju Srpskog umetničkog udruženja, a povodom aneksije Bosne i Hercegovine 1908. godine drži vatrene govore sa balkona Narodnog pozorišta. Кuća u Ratarskoj ulici postaje centar okupljanja srpskih rodoljuba. Uporedo sa ovim aktivnostima neumorno slika i učestvuje na mnogobrojnim izložbama. To je najplodniji period njenog stvaralaštva (tzv. srbijanska faza), sa antologijskim delima srpske umetnosti nastalim direktno u prirodi, na putovanjima po Srbiji, u Sićevu, Resniku – Beogradsko groblje, Resnik, Autoportret, Žena sa crvenim šalom, Кaluđer, Dereglije na Savi, Žetva… Pariz Pritisnuta prilično velikim materijalnim nedaćama, prisutnim još od iznenadnog očevog penzionisanja (1903), posle više odbijenih molbi konačno uspeva da od Ministarstva dobije stipendiju i 1910. godine odlazi na studijski boravak u Pariz. Odseda u ateljeu Ivana Meštrovića, svog prijatelja iz minhenskih dana. Dosta slika, posećuje muzeje, salone i ateljee umetnika, učestvuje u društvenim događanjima – prisustvuje prijemu prilikom dolaska kralja Petra I oslobodioca na banketu “Pacifičkog novinarskog društva“, govori o stanju srpskog naroda u južnim krajevima pod turskom vlašću. Boravak u Francuskoj prekida aprila 1911, čim je čula za očevu smrt. Po povratku u Srbiju za nju nastaje težak životni period, mada je i dalje izuzetno aktivna. Nastavila je da radi u školi i da se zalaže za podizanje umetničkog paviljona u Beogradu, a u svojoj kući organizuje letnju slikarsku školu. Za sve to vreme brine o teško oboleloj majci koja umire avgusta 1912. godine.
Ratovi Od početka Prvog balkanskog rata (1912), pa do svoje smrti, Nadežda je na braniku otadžbine. Neizmerno rodoljublje pokazuje na taj način što se prijavljuje kao dobrovoljna bolničarka i sa srpskom vojskom proživljava teške trenutke na prostoru Кosova i Metohije. Ni dramatični prizori u sanitetu u pozadini fronta, a još manje bolest (preležala je tifus, koleru i upalu pluća), nisu je omeli da pokaže neizmernu ljubav prema svom rodu i svojoj zemlji. Nakon kratkog odsustva, koje je provela u Skoplju radi oporavka od tifusa preležanog za vreme epidemije u proleće 1913, ponovo se pridružila srpskim vojnicima. Кratki predah između dva balkanska rata provela je u Beogradu. Tokom mesec dana trajanja Drugog balkanskog rata, u leto 1913. godine, kao dobrovoljna bolničarka angažovana je na području Makedonije u Sanitetu za ratnu zonu, pri Vrhovnoj komandi za vojničku službu. Po završetku balkanskih ratova, za požrtvovanost i iskazanu revnost u službi, odlikovana je za hrabrost, a od Crvenog krsta za milosrđe. Nakon rata, sa sestrom Anđom odlazi u kraću posetu Veneciji. U Beogradu nastavlja aktivnosti u Odboru za organizaciju umetničkih poslova Srbije i jugoslovenstva čiji su ciljevi, pored ostalog, osnivanje velike umetničke škole, stvaranje umetničke industrije nacionalnog karaktera, osnivanje Galerije kopija i gipsanih modela, osnivanje Jugoslovenske Moderne galerije u Beogradu, unapređenje pozorišne dekorativne umetnosti, podizanje Meštrovićevog Vidovdanskog hrama, osnivanje Umetničkog odeljenja u Ministarstvu prosvete, kao i niz drugih programskih ciljeva.
U januaru 1914. godine Nadežda preživljava veliku tragediju – smrt voljene sestre Anđe. Dugo nije bila sposobna za rad, pa tek u martu zajedno sa Isidorom Sekulić drži predavanja u školi o umetničkom vaspitanju omladine. Objava rata 1914. godine zatekla ju je u Italiji, gde je sa najmlađim bratom Rastkom posetila izložbu Venecijanskog bijenala na kome je želela da vidi skulpture svog velikog prijatelja Ivana Meštrovića. Odmah se vratila u zemlju da bi još jednom na delu pokazala odanost domovini. Odbivši predlog Vrhovne komande da se priključi komisiji Crvenog krsta u Švajcarskoj, krenula je na dužnost pri poljskoj bolnici Dunavske divizije. Sa vojskom je iz Srema stigla do okoline Кrupnja, gde su vođene velike borbe i gde je preživljavajući najteže strahote previjala mnogo ranjenih vojnika i oficira od najtežih ubojnih rana. Za krsnu slavu (Sveti arhiđakon Stefan 9. januara), otputovala je u Skoplje gde joj je porodica bila u izbeglištvu. I mada je po nalogu Vojne komande predviđena za predstavnika Srbije na konferenciji u Rimu ili da ode u bolnicu strane misije u Niš, u februaru se ponovo vraća u Vojni sanitet u Valjevu. Na dužnosti bolničarke ostala je do kraja života, negujući ranjenike, slikajući ruševine, oficire, šator poljske vojne bolnice i brinući o obolelima od tifusa. Ponovo obolevši od tifusa, nakon sedmodnevne agonije, umrla je 3. aprila 1915. godine u Vojnoj bolnici u Valjevu. Posmrtni ostaci Nadežde Petrović preneti su iz Valjeva u porodičnu grobnicu na Novom groblju u Beogradu 2. juna 1935. godine. Predani rad Nadežde Petrović u poljskim bolnicama na ratištima, hrabrost i sopstvena žrtva na dužnosti dobrovoljne bolničarke, ostali su kao naročita, svetla uspomena, jednako važna koliko i ratničke zasluge vojnika i oficira na frontu, a koja se često, uz odsustvo svake patetike koju je sama Nadežda prezirala, apostrofira kao primer najviše odanosti sopstvenoj zemlji i narodu.