Nina Zimmer studierte in Bordeaux, Göttingen, Münster und Hamburg Kunstgeschichte, Romanistik und Medienwissenschaften. 2001 wurde sie an der Universität Göttingen mit einer Arbeit über Künstlerkollektive um 1960 promoviert. Ab 2006 war Zimmer Konservatorin für die Kunst des 19. Jahrhunderts und der klassischen Moderne am Kunstmuseum Basel und für zwei Jahre dessen Vizedirektorin. Im August 2016 übernahm sie die Leitung des Kunstmuseums Bern und wurde gleichzeitig in einer Doppelfunktion die Leiterin des Zentrum Paul Klee.