Родилась 29 января 1957 г. в г. Донской Тульской области.
В 1980 г. окончила Новосибирский медицинский институт (ныне - Новосибирский государственный медицинский университет) по специальности "врач-педиатр", а также аспирантуру научного центра клинической и экспериментальной медицины.
Кандидат медицинских наук.
После окончания вуза работала в Зельцовском районе: сначала в отделение для новорожденных 25-й медсанчасти, затем участковым педиатром в детской поликлинике №2. Была заведующей педиатрическим отделением, главврачом поликлиники №22.
В 1990 г. избиралась депутатом Заельцовского районного Совета народных депутатов.
В 1994 г. стала депутатом городского собрания (с 1995 г. - городской совет) Новосибирска от Заельцовского района. Переизбиралась в 1996, 2000, 2005 и 2010 гг. С 1998 г. возглавляла комиссию по социальной политике. Депутатские полномочия исполняла на непостоянной основе, совмещая их с работой главврачом.
В 1995 г. была назначена заведующим районным отделом здравоохранения Заельцовской администрации.
В 1995-2001 гг. - главный врач поликлиники №27 Зельцовского района.
С 2001 по 2004 г. - заместитель председателя городского совета Новосибирска Владимира Городецкого, который одновременно, согласно уставу города, занимал пост мэра Новосибирска.
21 апреля 2004 г., после разделения постов председателя горсовета и мэра, возглавила городской совет. Мэром Новосибирска остался Владимир Городецкий. Надежда Болтенко занимала пост председателя горсовета до 2014 г.
В 2007 и 2011 гг. принимала участие в выборах депутатов Государственной думы V и VI созывов по списку партии "Единая Россия" от Новосибирской области. По итогам распределения мандатов в Думу не прошла. Также в 2010 г. баллотировалась в Законодательное собрание Новосибирской области, после выборов отказалась от мандата.
С 2014 по 2018 г. - член Совета Федерации Федерального собрания РФ, представитель администрации Новосибирской области. Была наделена полномочиями сенатора 1 октября 2014 г. указом Владимира Городецкого, избранного 14 сентября того же года губернатором Новосибирской области. Входила в комитет по Регламенту и организации парламентской деятельности Совфеда. 1 октября 2018 г. в верхней палате парламента ее сменил Владимир Городецкий.
Возглавляет общественную организацию "Союз женщин Новосибирской области".
Общая сумма декларированного дохода за 2016 г. составила 6 млн 261 тыс. руб., супруга - 6 млн 873 тыс. руб.
Общая сумма декларированного дохода за 2017 г. составила 5 млн 973 тыс. руб., супруга - 2 млн 69 тыс. руб.
Награждена медалью ордена "За заслуги перед Отечеством" II степени (2008). Имеет благодарности президента РФ (2012, 2013), благодарность правительства РФ (2016).