Родилась в Баку 15 февраля 1942 года. Родители - Антонина и Николай Новосядловы. Мама Нонны была актрисой Бакинского театра, а папа - военным. Семья часто переезжала в связи с новыми назначениями отца. В конце концов Новосядловы поселились в Киеве. Там Нонна окончила школу, после поступила в Театральный институт имени Карпенко-Карого. Но потом решила уйти и выдержала конкурс в Щукинское театральное училище в Москве. Его Нонна окончила в 1966 году, сразу устроилась в театр имени Станиславского. Вышла замуж за актера Бориса Терентьева, взяла его фамилию. У пары родилась дочь Ксения, но молодые довольно быстро развелись. В кино Нонна Терентьева впервые снялась в 1963 году, сразу в главной роли. Это была работа в удачной экранизации прозы Нагибина - фильме "Медленный поезд". На последнем курсе института, в 1966 году, Нонна одновременно прошла пробы в картины "В городе С. " по рассказам Чехова и "Женя, Женечка и Катюша". Актриса предпочла работу с Иосифом Хейфецом, именно он был режиссером фильма по чеховским произведениям. Фильм был показан вне конкурса на Канском кинофестивале. Выехав за границу, актриса побывала на множестве светских приемов, покорила зарубежных зрителей и критиков, познакомилась с Ивом Монтаном и Симоной Синьоре. После этого ее стали приглашать сниматься иностранные режиссеры. Но руководство советского кино отклоняло эти предложения. Представителям зарубежных киностудий отвечали, что актриса Терентьева очень занята. На самом же деле работы у Нонны в эти годы было очень мало. Снималась она в основном в эпизодах. Ей даже пришлось переехать в Киев и поступить на службу в Театр имени Леси Украинки (1967-1971). Но затем актриса вернулась в столицу, поступила на службу в театр Советской Армии. Проработав там всего один сезон и не получив ролей, она перешла в Московский театр имени Гоголя. Потом устроилась в Театр-студию киноактера. Ездила с концертами по стране. Соредии самых известных работ актрисы - роли в картинах "Транссибирский экспресс", "Бешеное золото", "Похождения графа Невзорова". 8 марта 1996 года Нонна Терентьева безвременно скончалась. Похоронили ее на Троекуровском кладбище в Москве.