Родилась 2 февраля в 1980 году в Пьяченце. Всё своё детство она провела в Ирландии, а вернувшись в Италию, в возрасте 13 лет поступила учиться в консерваторию. В 1997 году создала собственную поп-группу «The Jerks». После окончания консерватории переехала в США, где прожила два года.
В начале 2000-х она начинает работать на телевидении, приняв участие в итальянском телевизионном шоу Roxy Bar на TMC2. Год спустя Нина дебютирует в роли VJ на MTV Italy. К тому времени «The Jerks» уже не существует, и тогда, в 2000 году, она собирает новую группу, получившую название «Chiara e gli Scuri». Год спустя выходит их дебютный сингл «Tutti al mare», и группа приступает к записи альбома, который, однако, не был выпущен из-за разногласий с лейблом.
Спустя несколько лет Нина поступает в IULM University of Milan.
28 июля 2009 года она выпускает свой дебютный сингл «50mila». Эта песня позднее вошла в саундтрек к фильму Холостые выстрелы. Затем, 11 сентября 2011 года выходит первый EP певицы Nina Zilli, выпущенный на лейбле Universal Music и занявший 54 позицию в Italian Albums Chart. Позднее часть песен войдет в первый полноформатный альбом Нины. Также на EP присутствовал кавер на песню «You Can’t Hurry Love» группы The Supremes.
12 января 2010 года было сообщено, что Нини Дзилли стала одной из победителей Sanremo New Generation, что позволило ей выступить на 60th Sanremo Music Festival, где она выступила с песней «L’uomo che amava le donne». Нина вышла в финал, но уступила Tony Maiello с песней «Il linguaggio della resa». В ходе конкурса она получила награду критиков «Mia Martini».
19 февраля 2010 года выходит дебютный альбом Дзили Sempre lontano. Песни «50mila» и «L’inferno» были включены в саундтрек футбольного симулятора Pro Evolution Soccer 2011. 30 ноября 2011 года альбом был переиздан вместе с синглом «Bacio d’a(d)dio». 18 февраля альбом получил платиновую сертификацию в Италии, разойдясь в количестве 60000 копий.
В 2011 году была номинирована на «2011 TRL Awards» в номинациях «Best Look» и «Italians Do It Better».
В 2012 году, во время участия в фестивале Сан-Ремо было объявлено, что Дзилли представит Италию на конкурсе песни Евровидение. На Евровидении 2012 она исполнила песню «L’amore è femmina (Out of Love)», войдя в первую десятку. По результатам голосования, Нина заняла 9-е место, набрав 101 балл.