Нина родилась в Москве в 1925 году и росла за кулисами Государственного еврейского театра. Она вспоминала: «Маленькой я часто сидела за сценой и пыталась понять, как обычный человек становится актером. Хотела поймать чудесный миг перевоплощения, но так и не уловила этого чуда». Н. Михоэлс потом признавалась, что после разгрома театра ждала ареста. Она закончила режиссерское отделение Государственного института театрального искусства в Москве, работала в театре Моссовета, преподавала в ГИТИСе, защитила докторскую диссертацию.

В 1972 году Нина Соломоновна уехала в Израиль и стала работать в национальном театре «Габима». Кроме этого, возобновила преподавательскую деятельность в школе театрального искусства Бейт-Цви. Ставила спектакли по произведениям мировой и русской классики – Чехов, Миллер, Ибсен; многие ее постановки участвовали в международных фестивалях.

Н. Михоэлс уделяла большое внимание сохранению памяти об отце и всегда подчеркивала, что как личность и как режиссер она сформировалась под его влиянием. Она несколько раз бывала в родном городе С. Михоэлса. Ее последний визит в Даугавпилс был в марте 2012 года. Нина Соломоновна побывала в Даугавпилсском краеведческом и художественном музее, где ознакомилась с экспозицией, посвященной С. Михоэлсу, возложила цветы у мемориальной доски на доме №4 по улице, носящей имя отца, приняла участие в богослужении в местной синагоге. Также ее принимали в городской думе, Н. Михоэлс посетила Даугавпилсский театр, где увидела спектакль «Человек воздуха», посвященный памяти С. Михоэлса. Она охотно общалась с журналистами, поражая всех энциклопедической образованностью, чувством юмора и жизнелюбием.

Н. Михоэлс похоронили 26 ноября на кладбище А-Яркон в Тель-Авиве.