Нина Ромашкова родилась в посёлке Смычка Свердловской области в бараке гулаговского лагеря. Отец — Аполлон Васильевич — маляр-художник, участник Великой Отечественной войны, был арестован за деда Нины — регента церкви. Мать — Анна Фёдоровна — была репрессирована как дочь кулака. В 1936 году, когда родителей освободили, семья обосновалась в городе Ессентуки Ставропольского края.
В спорт Нина Ромашкова попала, став третьей в комсомольском кроссе Спартакиады Промкооперации, разнарядка для участия в котором пришла в кооперативный продовольственный магазин города Ессентуки, где работала девятнадцатилетняя Нина. В 1948 году Нина поступила в Ставропольский педагогический институт и начала серьёзно заниматься лёгкой атлетикой. Изначально пробовала свои силы в беговых дисциплинах, позже переквалифицировалась в метательницу диска.
В 1949 году стала бронзовым призёром чемпионата СССР, перебралась в Москву. На чемпионате СССР 1950 года завоевала серебряную медаль, в 1951 году с третьей попытки выиграла золотую награду первенства СССР.
В 1952 году Ромашкова отправилась на дебютные для команды СССР Олимпийские игры в Хельсинки и первенствовала с новым олимпийским рекордом — 51 м 2 см. На пьедестал вместе с ней поднялись ещё две советские метательницы диска — Нина Думбадзе и Елизавета Багрянцева. Таким образом, Нина Ромашкова стала олимпийской чемпионкой всего за три года упорных тренировок, за что в зарубежной прессе получила звание «железной леди». Золотая олимпийская медаль Ромашковой стала первой в истории советского спорта.
Сразу после Олимпийских игр на соревнованиях в Одессе спортсменка установила мировой рекорд, послав диск на 53 метра и 61 сантиметр. С 1952 года по 1956 годы, а потом и в 1958 и 1959 годах Нина Ромашкова — чемпионка СССР. На Олимпийских играх 1956 в Мельбурне она завоевала бронзовую награду: причиной неуверенного выступления послужила травма, полученная за день до финальных соревнований. Зато на римских Олимпийских играх 1960 года Ромашкова вновь отпраздновала успех, став чемпионкой с новым олимпийским рекордом — 55 метров 10 сантиметров. На играх 1964 года в Токио Нина Ромашкова была лишь 11-й.
В 1966 году спортсменка перешла на тренерскую работу, переехала в Киев, где тренировала юных легкоатлетов.
В настоящее (c 1998 года) время Нина Аполлоновна Пономарёва живёт в России.