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".
Награждена медалью ордена "За заслуги перед Отечеством" II степени (2008). Имеет благодарности президента РФ (2012, 2013), благодарность правительства РФ (2016).