Bà Nguyễn Thị Hồng sinh ngày 27/3/1968 tại Hà Nội, có bằng Thạc sỹ Kinh tế phát triển. Bà có gần 30 năm công tác trong ngành ngân hàng và bắt đầu công tác ở Ngân hàng Nhà nước từ tháng 1/1991 tại Vụ Quản lý Ngoại hối.
Tháng 11/1993, bà chuyển công tác sang Vụ Chính sách tiền tệ. Từ một chuyên viên, bà được bổ nhiệm làm phó trưởng phòng, rồi Trưởng phòng Cán cân thanh toán quốc tế (Vụ Chính sách Tiền tệ), sau đó là phó vụ trưởng vụ này. Năm 2012, bà Nguyễn Thị Hồng là Vụ trưởng Vụ Chính sách Tiền tệ.
Năm 2014, bà Nguyễn Thị Hồng được Thủ tướng bổ nhiệm làm Phó thống đốc khi 46 tuổi. Đến tháng 8/2019, bà được tái bổ nhiệm vào vị trí này.
Ở vị trí Phó Thống đốc, bà Nguyễn Thị Hồng được phân công phụ trách công tác chính sách tiền tệ, tín dụng, dự báo, thống kê tiền tệ; theo dõi diễn biến thị trường tiền tệ trong nước, ngoài nước; các hoạt động nghiệp vụ ngân hàng trung ương; phụ trách công tác thi đua, khen thưởng.
Đặc biệt, bà Hồng là người phát ngôn của Ngân hàng Nhà nước.
Được bổ nhiệm vào vị trí Thống đốc Ngân hàng Nhà nước, bà Nguyễn Thị Hồng là nữ thống đốc đầu tiên.