Родилась в селе Рышково Курского уезда Курской губернии.
Окончила Московский педагогический техникум им. Профинтерна по специальности педагог-воспитатель детских садов и музыкально-ритмическое отделение Физкультурно-ритмического техникума по специальности преподаватель ритмики и физкультуры в средних учебных заведениях. В 1944 году закончила музыкально–педагогический факультет Московской консерватории, а в 1947 году – аспирантуру Института теории и истории педагогики Академии педагогических наук РСФСР. Будучи аспирантом исполняла обязанности старшего научного сотрудника в Институте художественного воспитания АПН РСФСР. Закончила работу в институте в 1960 году заведующим сектором художественного воспитания детей дошкольного возраста. В этом же году перешла в Научно-исследовательский институт дошкольного воспитания Академии педагогических наук РСФСР. Возглавила лабораторию эстетического воспитания. В 1949 году кандидат, в 1967 – доктор педагогических наук, с 1971 года – профессор. Наряду с научной деятельностью занималась и общественной работой. Являлась председателем комиссии по музыкальному воспитанию научно-методического совета при Министерстве просвещения СССР; членом Президиума Института эстетического воспитания при Педагогическом обществе РСФСР; председателем редакционного совета при редакции дошкольного воспитания издательства «Просвещение» и членом редакционного совета издательства «Музыка». Представляла Советский Союз на конгрессе Мировой организации по дошкольному воспитанию при ЮНЕСКО (Польша, 1977), была избрана членом Президиума дошкольной секции международной организации по музыкальному воспитанию детей и юношества. Автор работ «Система эстетического воспитания в детском саду», «Музыкальное воспитание и всестороннее развитие ребенка в советском детском саду». Заслуженный деятель науки РСФСР (1980).
Труды
Система хорового обучения в дошкольных педагогических училищах : Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук Ветлугиной Н. А. — [Б. м.], 1949. — 15 с.