Нонна Новосядлова родилась в 1942 г. в Баку, в семье военного и актрисы. После войны ее отца перевели в Румынию, затем семья переехала в Украину. В Киеве Нонна окончила школу и решила пойти по стопам матери, поступив в театральный институт. В 20 лет она познакомилась с аспирантом Борисом Терентьевым, в будущем – инженером, который стал ее первой любовью. Но после ссоры с ним она уехала из Киева и отправилась в Москву. Во ВГИК ее не приняли, а вот на приемную комиссию Щукинского училища девушке удалось произвести впечатление. Ее однокурсниками оказались Марианна Вертинская, Наталья Селезнева и Евгений Стеблов.
Еще во время учебы состоялся ее кинодебют в фильмах «Бухта Елены» и «Самый медленный поезд». А спустя 3 года ей предложили главные роли сразу в двух фильмах – экранизации рассказа А. Чехова «Ионыч» «В городе С.». И. Хейфица и фильме «Женя, Женечка и «Катюша» В. Мотыля. Выбирая между начинающим режиссером Мотылем и уже признанным Хейфицем, Нонна выбрала последнего. К тому же она очень любила Чехова и уже сняла в короткометражном фильме по его рассказу «Шуточка». Неизвестно, как повернулась бы ее творческая судьба, если бы актриса выбрала фильм Мотыля, ставший впоследствии легендарным, но и картина Хейфица сыграла в ее жизни знаковую роль.
После премьеры на 24-летнюю актрису обрушилась такая популярность, что после занятий в Щукинском училище девушке приходилось сбегать через черный вход, потому что возле центрального толпились надоедливые поклонники. Фильм «В городе С.» участвовал во внеконкурсной программе Каннского кинофестиваля, и Нонна представляла его за рубежом в составе советской делегации. Там ее красота произвела такой фурор, что ее тут же окрестили в прессе «советской Мэрилин Монро». После этого ей поступали предложения от зарубежных режиссеров, но из СССР актрису больше не выпускали.
Однажды в театре Нонну увидел фотограф Василий Малышев и предложил сделать ее фотопортрет. В 1967 г. на выставке ЮНЕСКО в Париже эта работа была удостоена первой премии. После этого фотография была напечатана в газете американских вооруженных сил «Stars and Stripes», и солдаты провозгласили советскую актрису самой красивой женщиной в мире.
Нонна была яркой красавицей, и у нее всегда было множество поклонников. Одним из них был поэт Игорь Волгин, впоследствии – известный историк, литературовед, доктор филологических наук. Он красиво ухаживал, посвящал ей стихи. Позже Волгин называл их роман самым ярким чувством своей молодости. Однако это продолжалось недолго. Волгин вспоминал: «Роман был преимущественно платонический. Уже зимой 1965-го между нами наступило некоторое охлаждение. Отношения были драматическими, помню, как сбежал к Нонне из больницы, куда загремел с открывшейся язвой, в халате и тапочках. В какой-то момент я решил выпасть из её жизни, исчез месяца на два. Думал, разлука пойдёт на пользу, но вышло иначе. К Нонне приехал из Киева её давний кавалер, она согласилась выйти за него замуж и уехала из Москвы».
В 1967 г. Нонна вышла замуж за Бориса Терентьева – того самого молодого человека, с которым встречалась в Киеве, взяла его фамилию, ушла из театра Станиславского, где успела проработать один сезон, и уехала на родину мужа. Там она устроилась в Киевский драмтеатр. У пары родилась дочь Ксения, но этот брак продержался недолго. Для Нонны на первом месте всегда оставалось творчество, а муж мечтал о домашнем уюте и крепкой семье. Спустя 4 года супруги развелись, но им удалось сохранить хорошие отношения на долгие годы. Позже Борис Терентьев рассказывал: «Грехов было больше на мне. Я был в то время еще мальчишкой, многого не понимал. И сам пользовался каким-то вниманием. А красота женская, когда она рядом, становится привычной. В чем-то и она была неправа: ей казалось, что вот, дескать, приехала звезда из Канн, а я ее ставлю к «вечному огню» газовой горелки».
В 1971 г. у Нонны Терентьевой начался роман с коллегой по театру Владимиром Скомаровским. Вместе с ним она вернулась в Москву. В том же году они вдвоем снялись в фильме «Озарение». Однако этот союз тоже не был долговечным. Через 7 лет Скомаровский эмигрировал в США, пообещав позже забрать с собой Нонну, они долгое время переписывались, но эти обещания так и не осуществились.
Нонна продолжала выступать на театральной сцене, а вот в кино ее карьеру нельзя было назвать успешной. Чувственная красота актрисы сыграла с ней злую шутку: режиссеры видели ее только в амплуа роковой женщины-вамп, в то время как в 1970-е гг. в советском кино более востребованным стал типаж «комсомолки и спортсменки». На экранах Терентьева появлялась в образах отчаянных авантюристок, искательниц приключений и легкомысленных красавиц. Это нередко приводило к тому, что ее отождествляли с ее героинями, хотя сама она была за кадром совершенно другой.
Бывший муж актрисы Борис Терентьев говорил: «Нонна была весьма разборчивым, щепетильным человеком. Даже по тем временам она мне казалась чуть-чуть старомодной. И очень строгого воспитания». А поэт Игорь Волгин рассказывал: «Нонна была очень красива, эффектна. И так чиста по натуре, так цельна, что грязь к ней не липла… Она всегда открыта к людям и всегда готова к самопожертвованию, причем совершенно бескорыстно. Признаться, таких актеров я просто не встречал».
Ей доставались в кино лишь второстепенные роли, а в 1980-х гг. новые предложения и вовсе перестали поступать. Актриса ездила по стране с концертами, исполняя на английском языке песни из репертуара Эллы Фицджеральд и Дюка Эллингтона. С годами у нее не стало меньше поклонников, но замуж Терентьева больше не выходила. Когда один из знакомых спросил ее о том, почему она не отвечает взаимностью ни одному из состоятельных претендентов, которые могли бы поспособствовать продвижению ее кинокарьеры, она ответила: «Не могу же я только из-за этого привести в дом чужого человека, у меня же дочка растет».
В последние годы актриса узнала о том, что неизлечимо больна – у нее был неоперабельный рак груди. Об этом она не рассказывала даже близким. Когда Нонна поняла, что ей остались считаные дни, она отправила дочь в Германию, чтобы она не видела ее страданий. 8 марта 1996 г. Нонны Терентьевой не стало. Ей было всего 54 года.
Поэт Игорь Волгин посвятил ей такие строки:
Одна была созданием небес,
чистейшим сном, сияньем глаз невинных.
Ее портреты асы ВВС,
взмывая к звездам, вешали в кабинах.
Она, грустя, садилась за клавир.
Она простых придерживалась правил.
И, может быть, оставила сей мир
лишь потому, что он ее оставил.