Nina Steinhilber studierte Germanistik, Anglistik und Geschichte in Frankfurt am Main und war anschließend als Pressereferentin für die in Frankfurt gegründete Kinothek Asta Nielsen e. V. tätig. Von 2003 bis 2006 war sie unter Elisabeth Schweeger als künstlerische Produktionsleiterin und Dramaturgieassistentin am Schauspiel Frankfurt engagiert. Während dieser Zeit assistierte sie bei Alvis Hermanis, betreute als Produktionsleiterin Projekte von Matthias von Hartz und Carmen Brucic und als Dramaturgin Arbeiten u. a. von Simon Solberg, Jan Neumann, Armin Petras, Florian von Hoermann und Martin Nimz. Es folgten Engagements als Dramaturgin am Staatsschauspiel Dresden (2006 bis 2009), unter Peter Spuhler am Theater Heidelberg sowie am Badischen Staatstheater Karlsruhe (2009 bis 2013) und zuletzt am Theater Bonn (2013 bis 2016). In dieser Zeit arbeitete sie z. B. mit den Regisseur/innen Yael Ronen, Nina Gühlstorff, Martin Nimz, Sarantos Zervoulakos, Tomas Schweigen, Sebastian Schug, Patrick Wengenroth, Alice Buddeberg, Sebastian Kreyer, Mirja Biel, Katja Wolff und Bernhard Mikeska.
Seit der Spielzeit 2016/2017 ist Nina Steinhilber leitende Schauspieldramaturgin am Mecklenburgischen Staatstheater.