Nata nel 1975 a Stoccarda, NINA HOSS ha studiato recitazione all'Accademia d'arte drammatica Ernst Busch, a Berlino.
Mentre ancora frequentava l'Accademia, ha interpretato il ruolo della protagonista nel film di Bernd Eichinger DAS MÄDCHEN ROSEMARIE (1996). Da allora è diventata una delle attrici di cinema e teatro più popolari in Germania. Tra i numerosi riconoscimenti ottenuti dalla Hoss, ricordiamo il premio Gertrud-Eysoldt-Ring per il suo ruolo in "Medea" al Deutsches Theater di Berlino; il Premio del cinema bavarese nel 2006, per MASAI BIANCA di Hermine Huntgeburth; e il Premio del cinema di Bremen nel 2009. Tra i suoi altri titoli ricordiamo LE PARTICELLE ELEMENTARI (2006) di Oskar Roehler; ANONYMA - EINE FRAU IN BERLIN (2007) di Max Färberböck; GOLD (2013) di Thomas Arslan; e LA SPIA (2014) di Anton Corbijn.
Nina Hoss collabora col regista Christian Petzold fin dal 2002. Ha vinto il Premio Adolf Grimme per TOTER MANN nel 2003 e per WOLFSBURG nel 2005. Per YELLA (2007) ha vinto l'Orso d'argento alla Berlinale e un Lola al Deutscher Filmpreis.
Più di recente, con Petzold ha girato anche JERICH0W (2008) e LA SCELTA DI BARBARA (2012) per cui ha vinto il Premio "Capri, Hollywood" per la Migliore attrice europea ed è stata candidata al Premio del cinema europeo.