Нина Михайловна Дорошина родилась 3 декабря 1934 года в Москве. В конце 1930-х годов её отца, как специалиста по пушнине, отправили в Иран для закупки мехов для Красной армии. В Иране Нина приобрела знание персидского языка, любовь к восточной музыке и поэзии. По возвращении семьи в Москву в 1946 году, она училась в школе и занималась в различных театральных кружках.
В 1951 году Дорошина поступила в Театральное училище им. Б. Щукина. На одном курсе с ней учились многие будущие звезды: Л. Борисов, А. Ширвиндт, И. Ульянова… Ещё будучи студенткой, Нина дебютировала в кино – свою первую роль она сыграла в мелодраме М. Калатозова «Первый эшелон».
Окончив училище в 1956 году, Дорошина стала актрисой Театра-студии киноактёра при киностудии «Мосфильм». Сразу же юную актрису заметили режиссёры и стали приглашать сниматься, к ней быстро пришла известность. Среди её работ тех лет — роли в картинах: «Безумный день» (1956), «Они встретились в пути» (1957), «Люди на мосту» (1959) и другие. При этом Дорошина в основном играла вторые роли, но все её персонажи всегда были наполнены жизнью, естественностью, простотой и юмором.
В 1959 году руководитель Московского театра «Современник» Олег Ефремов пригласил Дорошину в свой театр, который стал для неё вторым домом, и там актриса осталась на всю жизнь. Среди её работ — роли в спектаклях «В поисках радости» В. Розова, «Пять вечеров» А. Володина, «Пятая колонна» по Э. Хемингуэю, «Вечно живые» В. Розова, «Голый король» Е. Шварца, «Обыкновенная история» по И. Гончарову, «На дне» М. Горького, «Чайка» А. Чехова, «С любимыми не расставайтесь» А. Володина, «Двенадцатая ночь» У. Шекспира и многие другие.
Много работая в театре, Дорошина снималась всё реже. К середине 1980-х актриса полностью сосредоточилась на работе в «Современнике». Здесь её и увидел режиссёр В. Меньшов в спектакле «Любовь и голуби» (этот спектакль продержался в репертуаре театра более 20 лет). Меньшов был потрясен игрой актрисы и решил снять по спектаклю фильм, где Дорошина сыграла главную роль.
Именно картина «Любовь и голуби» (1984) принесла актрисе любовь широкого зрителя. Фильм стал настоящим народным хитом. Дорошина создала не только яркий комедийный образ, но также характер искренний и страстный. После триумфального успеха этой картины, актриса вновь отошла от кино. Хотя ей много предлагали сниматься, но «душу так ничего и не тронуло».
Выступая на сцене «Современника», талантливая актриса умела играть практически всё. В её репертуаре были самые разнообразные роли в спектаклях — «Виндзорские насмешницы» У. Шекспира, «Крутой маршрут» Е. Гинзбурга, «Четыре строчки для дебютантки» Ж. Ануя, «Мурлин Мурло» и «Заяц love story» Н. Коляды и другие.
Помимо работы в театре, Дорошина также активно занималась театральной педагогикой, много лет являясь преподавателем в Высшем театральном институте имени Щукина.
Народная артистка PCФCP, лауреат премии «Женское лицо года», обладательница Золотой звезды I степени в номинации «За профессионализм», присужденной Фондом «Общественная награда» — Дорошина награждена орденами Почёта и Дружбы.
Нина Михайловна дважды была замужем. Ее первый муж — актер Олег Даль, с которым они поженились в 1963 году. Но их брак долго не продлился. Её второй муж – Владимир Тышков, осветитель из «Современника». Для Дорошиной эта семейная жизнь стала тихой гаванью, Владимир опекал её, как ребёнка. С ним она прожила почти 20 лет. Он умер в 2004 году.
Зимой 2004 года Нина Михайловна пережила инфаркт, затем сложную операцию. Мало кто верил тогда, что она сможет вернуться на сцену. Однако, едва выписавшись из больницы, Дорошина вернулась в театр.
21 апреля 2018 года Нина Михайловна Дорошина скончалась от остановки сердца у себя дома в Москве.
