Нина Павловна родилась 29 ноября 1930 года в Москве. В детстве она мечтала стать учительницей, но после школы подруга предложила ей попытать удачу во ВГИКе. Нина согласилась и успешно прошла вступительные испытания. В стенах вуза состоялось судьбоносное знакомство Гребешковой со студентом Леонидом Гайдаем, которому предстояло стать прославленным кинорежиссером. «Леня в ухаживаниях напоминал мне чем-то своего Шурика из "Кавказской пленницы"… Каждый вечер провожал меня домой после занятий через всю Москву… Однажды он сказал: "Слушай, ну что мы все ходим, ходим? Давай поженимся"», – вспоминала Нина Павловна. После свадьбы молодые люди поселились в крошечной комнате ее родителей, однако теснота не испортила погоды в доме. У супругов родилась дочь Оксана.
Еще до замужества Гребешкова могла назвать себя востребованной актрисой: она начала сниматься с первого курса, правда, ей доставались только эпизодические роли. Ее дебютной работой стал фильм «Смелые люди» (1950), где студентка сыграла выпускницу школы. Через год она предстала подругой Тони в комедии «Спортивная честь». В 1954-ом 24-летняя актриса получила одну из наиболее известных ролей в своей карьере в фильме Ивана Пырьева «Испытание верности» (1954). Нина предстала в образе Вари Лутониной, дочери рабочего Егора, полюбившей недостойного мужчину. Отец хочет помочь Варе и ее столь же несчастной сестре обрести душевный покой. Лента добилась широкого зрительского признания и принесла Гребешковой первую известность. Популярность актрисы укрепилась после появления в лентах «Беспокойная весна» (1956), «Ботагоз» (1957), «Звездный мальчик» (1957), «Муму» (1959), «Девушка ищет отца» (1959).
Самые громкие, успешные и всенародно любимые проекты Гребешковой связаны с именем ее мужа Леонида Гайдая. Впервые Нина появилась в его фильме еще в 1960 году, в картине с ярко выраженной идеологической окраской «Трижды воскресший» – нетипичной работой в карьере режиссера. Но о триумфе можно было говорить только спустя шесть лет, когда Нина сыграла доктора в знаменитой комедии «Кавказская пленница, или Новые приключения Шурика» (1966). Картина достигла оглушительного успеха и статуса любимого фильма для нескольких поколений зрителей. Следом Гребешкова исполнила роль, ставшую ее визитной карточкой на всю жизнь, – супруги героя Юрия Никулина в комедии «Бриллиантовая рука» (1968). Миллионной аудитории запомнилась Надежда Горбункова в ее исполнении – простая советская женщина, начинающая (не без причин) подозревать мужа в государственной и супружеской измене.
Разумеется, Нина Павловна принимала приглашения и от других режиссеров. Так, в 1982 году она сыграла Зинаиду Галкину, сотрудницу героя Евгения Леонова в трагикомедии Георгия Данелии «Слезы капали». Рассказывают, что Данелия просто давал актрисе сценарий и говорил: выбирай, что хочешь. Прославили Гребешкову и появления в таких фильмах мужа, как «Не может быть!» (1975), «Спортлото-82» (1982), «Опасно для жизни!» (1985), «Частный детектив, или Операция "Кооперация"» (1989), «На Дерибасовской хорошая погода, или На Брайтон Бич опять идут дожди» (1992).
За свою продолжительную карьеру Гребешкова ни разу не исполнила главной роли, но этот факт ее не расстраивает. «Я счастлива, что где-то, пусть сбоку, принимала участие в фильмах мужа, – признается артистка. – По существу ведь у меня только "Не может быть!" и "Бриллиантовая рука" – более-менее центральные роли, а в остальных – эпизоды». В 63 года Нина Павловна овдовела, однако продолжила сниматься и после смерти Гайдая. Так, в 2012 году она сыграла бабу Сашу в спортивной драме «Легенда № 17».
