Nikoláyeva nació en Bézhitsa,[1] su madre fue pianista y su padre violinista.
A esa edad entró en el Conservatorio de Moscú donde estudió con Yevgueni Gólubev y con Alexander Goldenweiser, amigo personal de Aleksandr Skriabin, Serguéi Rajmáninov y Nikolái Médtner.
En 1950, Nikoláyeva ganó el concurso Johann Sebastian Bach, donde conoció a Dmitri Shostakóvich marcando el inicio de una amistad y colaboración artística legendaria.
Fue ella la elegida para el estreno de los 24 Preludios y Fugas del cual hizo tres registros completos.
Sufrió una hemorragia cerebral durante un concierto en San Francisco y falleció nueve días después.