Nguyễn Hồng Nhung sinh ngày 6 tháng 7 năm 1981 tại Hà Nội. Cô từng học thanh nhạc tại trường Cao đẳng Nghệ thuật Hà Nội, cùng với việc học tại Khoa Tạo dáng công nghiệp, chuyên ngành thiết kế thời trang thuộc Viện Đại học Mở Hà Nội. Cô cũng từng là thành viên ban nhạc Mùa Xuân.

Năm 2004, Nguyễn Hồng Nhung tham gia cuộc thi Sao Mai – Điểm Hẹn và là một gương mặt khá ấn tượng tại giải. Sau đó, người tình cũ của Nguyễn Hồng Nhung là Lê Vĩnh Thắng tố cáo cô đã lấy số tiền 90 ngàn USD của anh để tiêu xài và “lo” cho việc chạy đua vào vòng trong của giải Sao Mai. Vài ngày sau đó, trên mạng Internet xuất hiện những tấm ảnh khỏa thân của Nguyễn Hồng Nhung. Tiếp đó, trong khi trả lời phỏng vấn báo Thanh Niên, Lê Vĩnh Thắng đã khẳng định chính mình đã đưa ảnh khỏa thân của Hồng Nhung ra trước công chúng để “nói lên lối sống sa đọa của người tình”. Nhờ scandal đó mà so với các thí sinh “Sao Mai – Điểm hẹn” khác, Nguyễn Hồng Nhung đã trở nên nổi tiếng hơn, có thu nhập cao hơn, và “được nhiều người… hâm mộ hơn”. Cô được xem là nạn nhân đầu tiên của cơn sốt truyền bá ảnh khỏa thân và phim sex của giới nghệ sĩ.

Năm 2005, một người phụ nữ ở Củ Chi tố cáo Nguyễn Hồng Nhung vi phạm Luật hôn nhân khi chung sống bất hợp pháp với con trai bà từ tháng 9 năm 2004 đến tháng 5 năm 2005. Kèm theo là bằng chứng về những nơi cư ngụ của cặp tình nhân, cùng xác nhận của chủ nhà mà hai người đã thuê ở, sinh hoạt và sử dụng làm việc, luyện thanh. Ngoài ra còn có ảnh sex của Nguyễn Hồng Nhung do chính con trai bà chụp để xác định thêm lời tố cáo về “hành vi vô đạo đức của cô ca sĩ đầy tai tiếng”. Người đàn ông trong vụ việc này nói rằng mình đã bị ca sĩ Nguyễn Hồng Nhung “lừa tình và tiền”. Còn Nguyễn Hồng Nhung thì nói rằng ông là “Lê Vĩnh Thắng thứ hai”.

Cũng trong năm 2005, Nguyễn Hồng Nhung sang Mỹ bắt đầu sự nghiệp ca nhạc. Cô được cộng đồng người Mỹ gốc Việt đón chào, có không ít người hâm mộ. Trong 2 năm 2005 – 2006, cô đã có 3 album riêng. Cô cộng tác với Trung tâm Vân Sơn (2006 – 2008), Trung tâm Asia (2007 – 2015), và Trung tâm Thúy Nga lần đầu xuất hiện trong Paris By Night 118 – 50 Năm Âm Nhạc Đức Huy cho đến hiện tại. Cô còn có liveshow riêng do trung tâm thực hiện đó là Liveshow Nguyễn Hồng Nhung – Khi Giấc Mơ Về. Ngoài ra, Nguyễn Hồng Nhung trở thành một trong bốn vị giám khảo của chương trình VSTAR mùa 4 và 5 do Trung tâm Thúy Nga tổ chức.

Cô có ít nhất một lần về Việt Nam kể từ khi cộng tác với trung tâm Thúy Nga, và ban đầu cô kết hôn với Quý Nguyễn vốn là em trai của nữ ca sĩ Trizzie Phương Trinh, và sau này cô lại tiếp tục kết hôn lần thứ hai với một người tên Minh Quân, và đương nhiên, cuộc hôn nhân kết thúc chóng vánh và hiện thời cô vẫn sống độc thân.

Năm 2022, Nguyễn Hồng Nhung thông báo rằng cô đã trở thành phó chủ tịch của 3B Group Tour, chuyên cung cấp dịch vụ du lịch và vận chuyển hành khách đến nhiều vùng miền khác nhau trong phạm vi lãnh thổ Hoa Kỳ. Vào giữa tháng 7, Nguyễn Hồng Nhung là một trong bốn giám khảo của cuộc thi Hát Cùng iTango (vòng bán kết) do Trizzie Phương Trinh tổ chức. Ngày 25 tháng 9, Nguyễn Hồng Nhung tham gia đêm nhạc 40 Năm Tình Ca Trúc Hồ do nhạc sĩ Trúc Hồ tổ chức và tái hợp với nam ca sĩ Lâm Nhật Tiến. Tháng 7 năm 2023 cũng là nhân dịp sinh nhật thứ 42, Nguyễn Hồng Nhung thực hiện chuỗi Nguyễn Hồng Nhung – Album Mộc 1 “Chuyện Tình” Music Video Series được phát trên Youtube của trung tâm.