Нонна (справжнє ім’я Ноябрина) Вікторівна Мордюкова народилася в станиці Константинівській Донецької області (Україна). Дитячі роки майбутньої артистки пройшли на Кубані, де її мати Ірина Петрівна була головою колгоспу. Як кращого голову Ірину Петрівну завжди направляли у відстаючі колгоспи, не дивлячись на те, що дітей у неї було багато. Як тільки вона отримувала перехідний Червоний Прапор, сім’я знову збирала пожитки й їхала далі. «Моя мати була колгоспницею, але людиною мистецтва. Я вся в неї», — говорила Нонна Вікторівна.
Першою роботою, яка відразу принесла актрисі офіційне визнання і всенародну любов, була роль Уляни Громової — героїні краснодонського підпілля у фільмі Сергія Герасимова «Молода гвардія».
Після закінчення ВГІКа 1950 року Мордюкова стала актрисою Театру-студії кіноактора. А в кіно після «Молодої гвардії» вона ще довго не знімалася: «Ми настільки натурально зіграли молодогвардійців, що нам ще довго пояснювали цим причини відмов», нагадують РИА «Новини». Нонна Мордюкова мріяла зіграти Аксенію в «Тихому Доні», тим більше, що ця роль була її дипломною роботою, за яку педагог Герасимов поставив їй «відмінно». Але режисер віддав перевагу Еліні Бистрицькій. Мордюкова так переживала через це, що, за повідомленнями ЗМІ, ледве не наклала на себе руки.
Епізодична роль колгоспниці Насті Огородникової у фільмі «Повернення Василя Бортникова» (1952) повернула актрису в кінематограф. Успіх же прийшов до неї з виходом 1955 року на екрани країни фільму Михайла Швейцера «Чужа рідня», в якому вона зіграла роль Стеші Ряшкіної. Подальші роботи в кіно висунули Нонну Мордюкову в число кращих актрис радянського кінематографа. Стала вирізнятися і акторський «поступ» артистки — поступ простої та сильної жінки з тяжкою долею. Актриса створила образи, що запам’ятовуються, у фільмах «Проста історія», «Журавлик», «Комісар», «Російське поле», «Трясовина», «Рідня».
1998 року виходить фільм режисера Дениса Євстигнєєва «Мама», в якому Нонна Мордюкова виконала головну роль, зроблену спеціально «під неї»: «Зараз кіно — не кіно, якщо по асфальту мізки не течуть і нікого не гвалтують на крупному плані, — сказала актриса на прес-конференції, присвяченій виходу в світ «Мами». — А ця картина з тих, із колишніх. Там є родинна любов». Але, все-таки, головна роль матері в картині Євстигнєєва була розчаруванням і для Мордюкової: їй хотілося ролей, де в неї закохуються, домагаються її прихильності. Грати «бабусь» вона не хотіла.
Сучасне, «колишнє» кіно для Мордюкової закінчилося 1982 року, після «Рідні» Микити Михалкова. Актриса грала в цьому фільмі на межі гротеску: неврастенічний темперамент, металеві зуби, гучний регіт і несамовитий крик героїні Марії Коновалової, деколи дивував глядача, викликаючи роздратування. Але за вчинками цієї сільської баби, в її найкумеднішому і найсумнішому неспівпаданні з сучасністю, глядач поступово розпізнає глибоку драму втрати зв’язків, відриву від коріння всіх, кого вона намагається з’єднати в бездушному міському світі. Тут потрібна була саме Мордюкова з її акторським досвідом, невимушеністю і природністю, що все очевидніше вступали в конфронтацію з сучасністю. Неспроста після «Рідні» її запрошували лише на випадкові, епізодичні ролі: режисери кликали актрису «прийти і привнести» щось своє в картини, де для неї не було реального сценарного матеріалу.
Нонна Вікторівна померла після тяжкої хвороби 6 липня 2008 року на 83-році життя. Британська енциклопедія кіно «Хто є хто» включила Нонну Мордюкову в десяток найвидатніших актрис ХХ століття.