Нина Мазай родилась в 1950 году в Петриковском районе. После окончания истфака БГУ два года работала учителем истории и обществоведения, после чего перешла на комсомольскую работу. В 1983—1985 годах возглавляла ЛКСМ Беларуси. Являлась единственной женщиной на этом посту и (вместе с Ниной Снежковой) одной из нескольких женщин в высшем руководстве республики.

В 1985 — 1993 годах — заместитель Председателя Совета Министров БССР и Беларуси (правительства Владимира Бровикова, Михаила Ковалева и Вячеслава Кебича), где курировала социальную сферу. В 1988 году возглавляла Государственную комиссию по расследованию преступлений НКВД в Куропатах.

Позже перешла на дипломатическую работу: работала послом во Франции (1993−1997) и Канаде (2001−2008), являлась замминистра иностранных дел (1997−1999).

Последнее место работы — председатель Постоянной комиссии Совета Республики по международным делам и национальной безопасности (2008−2012).