Rimase orfana del padre Egidio (ferroviere e sindacalista socialista) nel 1934. Si laureò in lettere all'Università Cattolica di Milano. Ebbe tra i suoi professori Amintore Fanfani e fu per qualche tempo insegnante ma decise di abbandonare la professione quando maturò un profondo spirito antifascista che la convinse ad occuparsi di politica. Nilde Iotti era atea. Dopo l'8 settembre 1943 si iscrive al PCI e partecipa alla resistenza, svolgendo inizialmente la funzione di porta-ordini, poi aderendo ai Gruppi di Difesa della Donna, formazione antifascista del PCI, diventando organizzatrice e responsabile.  Fu presidente dell'Unione Donne Italiane di Reggio Emilia. Nel 1946 viene candidata dal Partito Comunista Italiano e viene eletta all'assemblea costituente. Nello stesso anno inizia a Roma una relazione con il Segretario Nazionale del PCI, Palmiro Togliatti, di 27 anni più anziano (già marito di Rita Montagnana e padre di Aldo) che terminerà soltanto con la morte del leader comunista, nel 1964. Il loro legame diviene pubblico nella contingenza dell'attentato del 1948. Insieme chiesero e ottennero l'affiliazione di una bambina orfana: Marisa Malagoli, sorella minore di una dei sei operai uccisi in uno scontro con le forze dell'ordine il 9 gennaio 1950, a Modena, nel corso di una manifestazione operaia Nell'Assemblea Costituente, Nilde Iotti fa parte della Commissione dei 75 incaricata della stesura della Costituzione. Rieletta nel 1948 alla Camera dei deputati, siede tra i banchi di Montecitorio ininterrottamente sino al 1999 e per lungo tempo ne presiede l'Assemblea: viene infatti eletta Presidente della Camera dei deputati per tre volte consecutive, ricoprendo così quella carica per 13 anni, dal 1979 al 1992. Nel 1992 è inoltre la candidata di sinistra alla Presidenza della Repubblica. Durante la sua vita ricevette inoltre numerose mansioni di prestigio quali: la presidenza della Commissione bicamerale per le riforme istituzionali costituita il 9 settembre 1992 (dal marzo 1993, subentrando al dimissionario Ciriaco De Mita, sino al 7 aprile 1994); la presidenza della delegazione italiana presso l'Assemblea parlamentare del Consiglio d'Europa (1996 - 1999), di cui fu anche vicepresidente nello stesso periodo. Rinunciò a tutti gli incarichi il 18 novembre del 1999 a causa di gravi problemi di salute. La Camera dei deputati accolse le sue dimissioni con un lunghissimo applauso. Muore il 4 dicembre 1999, per arresto cardiaco, alla clinica Villa Luana di Roma. È sepolta presso il Cimitero del Verano di Roma.