Нина Добрев родилась 9 января 1989, в Софии, Болгария. В возрасте двух лет эмигрировала с родителями в Канаду. С раннего детства она показала большой энтузиазм и талант в искусствах: танец, гимнастика, театр, музыка, визуальные искусства.
В августе 2009 партнёр Нины по «Дневникам вампира» Йен Сомерхалдер подбил её на покупку автомобиля Ауди, чтобы она могла самостоятельно добираться до места съёмок шоу в Атланте.
В начале 2009 года Добрев была приглашена на главную роль в американском сериале «Дневники вампира», снятый по мотивам серии одноимённых романов писательницы Лизы Джейн Смит, в которых рассказывается история девушки по имени Елена, по воле рока ставшей причиной смертельной схватки братьев-вампиров. За эту роль она получила четыре Teen Choice Awards и две премии «People’s Choice Awards». В перерывах между съемками в шоу, Добрев сыграла роли второго плана в фильмах «Соседка по комнате» (2011), «Арена» (2011) и «Хорошо быть тихоней» (2012). В марте 2015 стало известно, что Нина Добрев покидает сериал «Дневники вампира».
В 2011—2013 годах встречалась с Иэном Сомерхолдером, партнёром по сериалу «Дневники вампира».