Нина Павловна родилась в семье выдающегося русского филолога Павла Сакулина. В 1921 году окончила филологический факультет Московского государственного университета, на котором ее отец преподавал литературу. Одновременно она посещала музейно-экскурсионные курсы Наркомпроса и окончила их. Ее трудовую биографию читаешь как увлекательное жизнеописание и только тогда по-настоящему осознаешь, какой разносторонне образованный, высококультурный и интересный человек пришел в дошкольную педагогику.

Еще будучи студенткой МГУ, Нина Павловна начала свою педагогическую деятельность. Она работала педагогом в детском доме, затем преподавателем изобразительного искусства в опытной школе МОНО (Московский отдел народного образования) и в клубе художественного воспитания МОНО. В начале 20-х годов работала экскурсоводом в художественных музеях Москвы и подмосковных усадьбах.

Окончив университет, Нина Павловна Сакулина стала младшим научным сотрудником в кабинете примитивного искусства Государственной академии художественных наук. Здесь ее руководителем был страстный поборник и исследователь детского изобразительного творчества А. В. Бакушинский, чье прекрасное знание искусства, любовь к нему и глубокий интерес к детскому творчеству не могли не оказать влияния на девушку, интересующуюся искусством и встречавшуюся в доме отца с выдающимися писателями, поэтами, художниками. Работа под руководством A.B. Бакушинского определила дальнейшую судьбу Нины Павловны Сакулиной.

Двадцатые годы XX века были временами исканий, экспериментов, дискуссий в области культуры, искусства, педагогики. Под влиянием А. В. Бакушинского, проводившего параллель между историей искусства и развитием детского рисунка, Нина Павловна начала заниматься изучением детского изобразительного творчества. Она возглавила комиссию по изучению детских рисунков, работавшую в системе Академии художественных наук. К этому времени относится появление ее первых статей по вопросам художественного воспитания детей. Всего ею было опубликовано 140 работ, широко известных в нашей стране и за рубежом.

В 1932–1934 годы Нина Павловна работала научным сотрудником экспериментального дефектологического Института по исследованию изобразительного творчества умственно неполноценных и глухонемых детей.

К этому времени относится ее сотрудничество с Л. С. Выготским. Работая под его руководством, она приобрела знания по психологии развития ребенка. Непосредственное общение с Л. С. Выготским способствовало формированию Нины Павловны как ученого. В своих последующих исследованиях она всегда стремилась найти психологические обоснования и объяснения наблюдаемым фактам и явлениям.

В 1934 году Нина Павловна приходит в только что открывшийся Центральный дом художественного воспитания. Здесь она проработала долгие годы в качестве научного сотрудника-методиста по изучению детского рисунка, руководителя отдела художественного воспитания дошкольников, заместителя директора по научно-методической работе. Под ее руководством были разработаны пособия, практические рекомендации по вопросам художественного воспитания дошкольников.

Включившись в работу над программами художественного воспитания в детском саду, Нина Павловна отстаивала принцип обучения в руководстве детским изобразительным творчеством. Уже в начале 40-х годов, когда господствовала позиция невмешательства в детское творчество, предоставления детям свободы в выборе материалов, тем, техники изображения, Нина Павловна твердо придерживалась мнения о важности передачи детям опыта изобразительной деятельности, накопленного в историческом развитии человечества, подчеркивала роль обучения в развитии изобразительного творчества, начиная с младшей группы детского сада. Эти взгляды нашли свое отражение в статье «Руководство изобразительными занятиями в младшей группе детского сада» в сборнике «Художественное воспитание малышей» и в публикациях журнала Дошкольное воспитание (1941 г.), имеющих принципиальное значение для последующего развития методики изобразительной деятельности в детском саду.