Родители певицы — португальцы, прибывшие в Канаду с Азорских островов. Фуртадо получила своё имя в честь знаменитой советской гимнастки Нелли Ким.
Нелли Фуртадо приняла участие в своём первом серьёзном шоу в 2001 году. Нелли выросла в Канаде в небольшом городе Виктория, основанном одними из первых канадских поселенцев. Родители Нелли были выходцами из Португалии, принадлежавшими к рабочему классу. Её дебютный альбом — Whoa, Nelly!. В ноябре 2003 года появился альбом Folklore. Название своего альбома Нелли объяснила так: «Фольклор в моем понимании — это что-то волшебное, таинственное. Некая вера в собственные корни. У каждого человека есть свой фольклор — мрачный ли, веселый ли». Folklore не удалось повторить успеха Whoa, Nelly!, и Нелли Фуртадо предпочла на некоторое время скрыться с глаз публики. В середине 2005 года появились новости, что Нелли активно работает над своим новым альбомом, получившим название Loose. Работа над альбомом проходила в самых разных частях света, от Бразилии до Лос-Анджелеса. Выход пластинки состоялся в 2006 году.
20 сентября 2003 года у Нелли родилась дочь Невис, названная в честь одного из островов Карибского архипелага, где она была зачата. Отец девочки — музыкант Джаспер Гэхания. Пара встречалась около четырёх лет, но в 2005 году окончательно распалась. 19 июля 2008 года Нелли вышла замуж за своего продюсера Демасио Кастельона, с которым она сотрудничала при записи альбома Loose. Эти слухи подтвердил близкий друг Фуртадо, продюсер и певец Тимбалэнд.