La Hartley nacque in una famiglia di origine ebraica e crebbe nella San Francisco Bay Area. È la più giovane dei quattro figli della famiglia, con una sorella maggiore e due fratelli più grandi. I suoi genitori si convertirono al Buddismo quando lei era ancora piccola. Dopo essersi diplomata alle superiori nel 1977, frequentò la scuola per infermiere alla San Francisco State University e si diplomò a pieni voti nel 1985. È abilitata alla professione d’infermiera professionale.Nel 1982, mentre frequentava la scuola per infermiere, iniziò a lavorare come spogliarellista al Mitchell Brothers O'Farrell Theater. Nel 1984 fece il suo ingresso ufficiale nel mondo dei film a luci rosse durante il suo ultimo anno di scuola prima del diploma. Il suo debutto nel film Educating Nina, prodotto dalla star veterana del porno Juliet Anderson (meglio conosciuta come "Aunt Peg"), si rivelò un inaspettato grande successo. Da allora ha partecipato a quasi 400 film per adulti ed è diventata una vera e propria leggenda dell’industria del porno USA.In una intervista, raccontò di aver scelto il nome "Nina" perché era facile da pronunciare per i turisti giapponesi che venivano a vedere i suoi spogliarelli quando lavorava nei locali a San Francisco. Scelse inoltre, "Hartley" perché le piacevano i popolari spot pubblicitari che, all’epoca, Mariette Hartley stava interpretando insieme a James Garner.Per anni è stata considerata “il miglior posteriore nel mondo del Porno” ("The best ass in the business"), grazie al suo famoso sedere.