Отец Нины работал в концерне «Даймлер Бенц», а также входил в число основателей партии «зелёных» и выступал от их лица в парламенте. Мать, Хайдемари Рохведер, была актрисой и режиссёром, а позже стала руководить Вюртембергским драматическим театром.
С 7 лет Нина стала участвовать в радиопьесах, а в возрасте 14 лет впервые вышла на сцену и сыграла в спектакле «Люблю и не люблю» по пьесе Венди Кессельмана. В Штутгарте она училась в школе Мерца, брала уроки пения, фортепианной игры и драматического искусства.
После окончания школы Хосс решила переехать в Берлин и поступила в театральную школу им. Эрнста Буша. Еще в студенческие годы Нина снялась в фильме Йозефа Фильсмайера «И никто не заплачет обо мне». Это была первая её роль в кино.
Настоящий успех принесла актрисе в 2006 году роль Розмари в фильме «Любовники Розмари». Проект явился ремейком уже известной киноленты Рольфа Тиля 1958 года, повествующей о жизни высокооплачиваемой «девушки по вызову» Розмари Нитрибитт. В 1997 году за главную роль в этом фильме Нина получила награду «Золотая камера» в номинации «лучший дебют». Став знаменитой, Нина Хосс не прекращала учёбу и продолжала играть в берлинском Немецком театре и театре «Берлинер Ансамбль».
В 1999 году актрисе в Монреале вручили приз за лучшую роль. Дважды, в 2005 и 2006 годах, она удостаивалась чести сыграть роль Невесты в средневековой мистерии «Имярек» Гуго фон Гофмансталя. Эта роль – самая известная на сцене немецких театров.
Плодотворным оказалось сотрудничество с режиссёром Кристианом Петцольдом. В 2003 году Нина получила премию Адольфа Гримме за роли в фильме «Мертвец» и «Вольфсбург».
В 2007 году главная роль в картине «Йелла» принесла актрисе «Серебряного медведя» (лучшая женская роль), а через год за эту же роль Нина Хосс получила приз немецкой киноакадемии «Лола».
В 2008 году актриса снова сотрудничала с Петцхольдом и снималась в фильме «Йерихов», который участвовал в конкурсе Венецианского кинофестиваля. В этом же году актриса сыграла в фильме «Безымянная – Женщина в Берлине», где исполнила роль молодой женщины, которую судьба свела с советскими солдатами под конец Второй Мировой Войны.
Известна также роль Нины Хосс в экранизации биографического романа Коринны Хофманн «Белая из племени масаи». Нина убедительно сыграла немецкую женщину, полюбившую мужчину из племени масаи и столкнувшуюся с особенностями их быта и нравов. Актёрский талант и в этом случае не остался без внимания критиков.
В 2011 году Хосс посчастливилось самой оценивать актёрскую игру, она стала членом жюри Международного Берлинского кинофестиваля.
Сейчас актриса живёт в Берлине со своим мужем, немецким актёром Хансом-Йоханом Вагнером, с которым она знакома ещё со времен театральной школы.
Последние фильмы с участием Нины Хосс - это «Окно в лето» (2011), «Барбара» (2012) и «Самый опасный человек» (2014).
