Народилася 10 травня 1950 року в Москві в родині режисера Сергія Бондарчука й актриси Інни Макарової.
У 1971 році закінчила акторський факультет Всесоюзного державного інституту кінематографії (майстерня Сергія Герасимова і Тамари Макарової), в 1975-му — режисерський факультет ВДІКу (у тих же майстрів).
У кіно дебютувала в 1970 році у фільмі «Біля озера», потім знялася в стрічках «Прийшов солдат з фронту», «Ти і я». Найбільший успіх до неї прийшов після виконання ролі Харі у фільмі Андрія Тарковського «Солярис».
Як режисер і сценарист дебютувала в 1975 році новелою «Безщасна Мотрона» в альманасі «Пошехонська старина». Найбільшу популярність здобули два фільми, поставлені Н. Бондарчук наприкінці 1980-х років за своїми сценаріями, — «Дитинство Бембі» і «Юність Бембі».
Створила свій власний дитячий театр «Бембі». На 2014 рік діють три філії театру в Москві, Апрєлєвці та Одінцові. Апрєлівською філією завідує її чоловік Ігор Дністрянський. Театр їздить гастролями Росією і ближнім зарубіжжям.
Заслужена артистка РРФСР (1977).
