Родилась 17 декабря 1923 года в городе Воткинске Вятской губернии (ныне Удмуртской Республики) в семье рабочего.
Училась в Саратовском авиационном техникуме.
В 1939—1940 годах обучалась в аэроклубе при ДОСААФ. 11 апреля 1940 года Нина Ульяненко впервые поднялась в воздух. С января по май 1942 года — курсантка штурманских курсов военной авиационной школы города Энгельса.
На фронте с мая 1942 года. С 27 мая 1942 года — штурман экипажа звена эскадрильи ночного бомбардировочного авиаполка, с декабря 1943 года по апрель 1944 года — лётчик 46-го гвардейского Таманского ночного бомбардировочного полка, с декабря 1944 года — командир звена этого же полка.
Воевала у берегов Волги, участвовала в освобождении Северного Кавказа, Крыма, Белоруссии, Польши и Восточной Пруссии. Дошла с боями до столицы гитлеровской Германии Берлина.
К середине февраля 1945 года Нина Захаровна как штурман сделала 388 боевых вылетов, как лётчик — 530 боевых вылетов.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 18 августа 1945 года за образцовое выполнение боевых заданий командования и проявленные мужество и героизм в боях с немецко-фашистскими захватчиками гвардии лейтенанту Ульяненко Нине Захаровне присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда».
Герой Советского Союза
