Родилась 12 июня 1936 года в Киеве.
В 1959 году с отличием закончила врачебный факультет Киевского медицинского института, а в 1962 году окончила аспирантуру кафедры биохимии и там же защитила кандидатскую диссертацию по биохимии витаминов.
Перейдя работать в Институт эндокринологии и обмена веществ, в 1975 году Н. М. Гулая защитила докторскую диссертацию.
С 1975 года и по настоящее время Надежда Максимовна работает в Институте биохимии им. А. В. Палладина НАН Украины, где прошла путь от старшего научного сотрудника до руководителя отдела биохимии липидов (1992).
Н. М. Гулая — автор около 200 научных работ, среди которых фундаментальные исследования. Она подготовила двух 2 докторов и 14 кандидатов наук.