Нина Останина родилась 26 декабря 1955 года в селе Колпаково, Алтайский край. Окончила с отличием сельскую школу и поступила в только что открывшийся в Барнауле Алтайский госуниверситет.
Окончила исторический факультет АлГУ в 1978 году. После получения диплома 6 лет отработала преподавателем истории и общественных наук в Алтайском медицинском институте, вступила в КПСС. С Компартией связана вся политическая карьера Останиной.
В 1983 году вместе с семьей переехала в Кузбасс. Работала заведующей кабинетом политпросвещения на шахте «Зиминка» в Прокопьевске, лектором горкома КПСС, в Сибирской горно-металлургической академии в Новокузнецке.
В конце 1993 года выступила одним из организаторов регионального блока сторонников А.Г.Тулеева «Народовластие», с 1994 года по 1999 год входила в руководящий состав объединения. В 1994-1995 годах - помощник председателя Законодательного собрания Кемеровской области А.Г.Тулеева. В 1995 году избрана в Государственную думу второго созыва, была членом депутатской группы «Народовластие», членом Комитета по делам Федерации и региональной политике, затем - заместителем председателя Комитета по делам женщин, семьи и молодежи.
В 1999 и 2003 годах избиралась по Прокопьевскому одномандатному избирательному округу Кемеровской области, выдвигалась избирательным объединением КПРФ. В Государственной Думе РФ третьего созыва была членом депутатской Агропромышленной группы, заместителем председателя Комитета по делам женщин, семьи и молодежи, в Государственной думе РФ четвертого созыва - членом фракции КПРФ, членом Комитета по делам женщин, семьи и молодежи. В июне 2004 года создала и возглавила общественное движение «Коммунисты - за Кузбасс!».
В декабре 2004 года избрана 1 секретарем Кемеровского обкома КПРФ. В 2006 году в Академии труда и социальных отношений защитила диссертацию «Российская молодежь на рынке труда: социально-управленческие аспекты» на соискание ученой степени кандидата социологических наук. 2 декабря 2007 года избрана депутатом Государственной думы пятого созыва в составе федерального списка кандидатов, выдвинутого КПРФ. Секретарь Кемеровского обкома КПРФ, член Комитета спасения Кузбасса, член-корреспондент Международной академии информатизации.
В 2010 году начала выступать с критикой А.Г.Тулеева, что вызвало недовольство многих ее бывших сторонников. Сама Останина объяснила произошедшее мировоззренческими разногласиями между КПРФ и «Единой Россией». В августе 2011 года покинула пост 1 секретаря Кемеровского обкома КПРФ и перешла на работу в ЦК КПРФ. В состав Госдумы РФ шестого созыва баллотировалась по списку КПРФ от Ставропольского края, в депутаты не прошла. В настоящее время возглавляет аппарат фракции КПРФ в Государственной Думе, регулярно участвует в телепередачах и телешоу, посвященным темам прав молодежи, женщин, материнства и детства.
На выборах в Государственную думу Федерального Собрания РФ VII созыва баллотировалась по 40 Рубцовскому одномандатному избирательному округу, Алтайский край.
Еще в студенческие годы вышла замуж за Игоря Григорьевича Останина. В 2000 годы он работал сотрудником аппарата Госдумы РФ. В семье двое взрослых сыновей - Даниил и Евгений.
Сын Даниил осужден по обвинению в совершении тяжкого преступления. В конце 2010 года Д.Останин совершил в Москве убийство с особой жестокостью своего партнера по бизнесу М.Мильштейна. По сообщению Следственного комитета, Останин полностью признал себя виновным в убийстве. В суде установлено, что между Д.Останиным и Мильштейном произошла ссора из-за денежных долгов. Во время ссоры сын депутата 42 раза ударил кухонным ножом Мильштейна. В результате тот скончался на месте. Суд приговорил Даниила Останина к 12,5 годам лишения свободы в колонии строгого режима.