Родилась 21 июля 1936 г. в Тбилиси (Грузинская ССР, ныне Грузия).
В 1961 г. окончила Тбилисскую государственную консерваторию им. Вано Сараджишвили по фортепианному классу профессора Гаянэ Мачутадзе.
С 1956 по 1959 г. выступала в самодеятельном эстрадном оркестре Грузинского политехнического института, в 1959-1964 гг. - в Тбилисском государственном эстрадном оркестре "Рэро".
В 1964-1979 гг. Нани Брегвадзе была солисткой вокально-инструментального ансамбля Тбилисской государственной филармонии "Орэра".
С 1980 г. певица выступает сольно под аккомпанемент пианистки Медеи Гонглиашвили.
Основу репертуара Нани Брегвадзе составляют лирические песни грузинских композиторов, русские и цыганские романсы. Среди наиболее известных песен в ее исполнении - "Снегопад" (музыка Алексея Экимяна, стихи Аллы Рустайкис), "Красная рябина" (музыка Семена Заславского, стихи Анатолия Софронова), "Только раз бывает в жизни встреча" (музыка Бориса Фомина, стихи Павла Германа), "Я помню вальса звук прелестный" (музыка и стихи Николая Листова).
Снималась в художественных фильмах "Ожерелье для моей любимой" (1971, режиссер Тенгиз Абуладзе), "Любовь с акцентом" (2012, Резо Гигинеишвили) и др.
В первой половине 2000-х гг. Нани Брегвадзе заведовала кафедрой эстрадно-джазового пения Московского государственного университета культуры и искусств (ныне Московский государственный институт культуры).
Народная артистка СССР (1983).
Награждена орденами Дружбы (2008), Чести (Грузия, 1997), президентским орденом "Сияние" (Грузия, 2010).
Удостоена Государственной премии Грузии им. Шота Руставели (1998).
Почетный гражданин Тбилиси (1995).
Почетный зарубежный член Российской академии художеств (2007).
Замужем. Супруг - Мераб Мамаладзе. Дочь - певица Эка Мамаладзе (род. 1960). Внучка - оперная исполнительница Наталия Кутателадзе (род. 1992).