Младшая дочь режиссера Никиты Михалкова и президента фонда "Русский силуэт" Татьяны Михалковой. Карьера Надежды началась, когда ей было восемь лет: в фильме отца "Утомленные солнцем" она воплотила образ дочери комдива Котова. Через несколько лет в картине Тиграна Кеосаяна "Президент и его внучка" сыграла сестер-близнецов. Не имея актерского образования, Михалкова продолжает сниматься в кино.
В 2008 году Надежда окончила факультет международной журналистики МГИМО. Попробовала себя на дизайнерском поприще, выпустив коллекцию одежды под маркой "Надин". Теперь Михалкова осваивает профессию режиссера: она сняла фильм "Чурросы", главная роль в котором досталась старшей сестре Анне.