Als eine der bekanntesten deutschsprachigen Filmstars der fünfziger und sechziger Jahre spielt Nadja Tiller in etlichen internationalen Kino-Produktionen mit und gilt mit ihrer attraktiven Ausstrahlung zeitweilig als die erotischste Frau des europäischen Films. Oft wird sie als lockeres Mädchen oder schicke Mondäne eingesetzt – einen Skandal löst sie in den fünfziger Jahren mit ihrer Darstellung der Edelprostituierten Rosemarie Nitribitt in „Das Mädchen Rosemarie“ aus
Nadja Maria Tiller kommt am 16. März 1929 in Wien als Tochter des Königlich Sächsischen und Hannoverschen Hofschauspielers sowie Direktors des Wiener Stadttheaters Anton Tiller und dessen Ehefrau – der Operettensängerin und Schauspielerin Erika Körner – zur Welt. Nach dem Besuch des Realgymnasiums studiert sie ab 1945 am Max-Reinhardt-Seminar und bis 1949 an der Musik- und Schauspielakademie, danach wird sie Ensemblemitglied des Theaters in der Josefstadt. Nebenbei arbeitet sie als Modell und wird 1949 und 1951 zur „Miss Austria“ gewählt.
1949 feiert Nadja Tiller ihr Filmdebüt in „Märchen vom Glück“, kurz darauf steht sie in „Kleiner Schwindel am Wolfgangsee“ vor der Kamera. Mehrere bedeutungslose Rollen in Lustspielen folgen, bis sie in „Die Barrings“ an der Seite von Dieter Borsche ihren künstlerischen Durchbruch feiert. Ihren internationalen Durchbruch hat 1958 an der Seite von Mario Adorf in „Das Mädchen Rosemarie“ als Darstellerin der Frankfurter Edelhure Rosemarie Nitribitt. Der Film bringt ihr skandalträchtigen Ruhm, zeigt er doch auf ironische Art die Heuchelei im prüden Klima der fünfziger Jahre und stößt dabei auf erbitterten Widerstand. Das Außenministerium verweigert die Freigabe für das Festival in Venedig mit der Begründung, der Film schädige das Ansehen der Bundesrepublik Deutschland.
1952 agiert Nadja Tiller als Gegenspielerin von Hildegard Knef in „Illusion in Moll“ und 1953 neben Grethe Weiser in „Die Kaiserin von China“. 1959 spielt sie in der starbesetzten Thomas Mann-Adaption „Buddenbrooks“ mit. Nach immer schlechtere Filmangeboten in Deutschland nimmt Nadja Tiller verstärkt Rollen in internationalen Produktionen an, sie dreht über siebzig Filme im europäischen Ausland und in Hollywood – unter anderem mit O. W. Fischer, Curd Jürgens, Hansjörg Felmy, Jean Gabin, Yul Brynner, Robert Mitchum, Rod Steiger, Jean-Paul Belmondo und Jean Marais
In den siebziger Jahren wendet sich Nadja Tiller wieder der Bühne zu und begeistert auf Boulevard-Theatertourneen mit und ohne ihren Film- und Lebenspartner Walter Giller das Publikum – auch hat sie feste Theaterengagements in Lübeck, Berlin und Wien. Eine ihrer letzten Theaterrollen ist die der alternden amerikanischen Filmdiva Joan Crawford in „Nächte mit Joan“ an den Hamburger Kammerspielen.
1999 spielt Nadja Tiller im Kurzfilm „Immer“ mit und im gleichen Jahr können sie die Fernsehzuschauer in der Komödie „Holstein Lovers“ erleben. 2000 sieht man sie im Melodram „Zwischen Liebe und Leidenschaft“ und ein Jahr später in der Komödie „Das Weibernest“. 2001 wirkt sie in „Wind über dem Fluss“ mit, 2003 in „Der Zweite Frühling“, 2004 in der Familiensaga „Das Bernsteinamulett“, 2005 im Roadmovie „Barfuss“ und 2009 an der Seite von Eva-Maria Hagen in der von Leander Haußmann inszenierten Komödie „Dinosaurier – Gegen uns seht ihr alt aus!“.
Für ihr langjähriges und hervorragendes Wirken im deutschen Film erhält Nadja Tiller 1979 das „Filmband in Gold“, ihr wird unter anderem die „Ehrenmedaille der Stadt Wien“, das „Österreichische Ehrenkreuz 1. Klasse für Kunst und Wissenschaft“ sowie das „Bundesverdienstkreuz der Bundesrepublik Deutschland“ verliehen. 2006 erhält das Ehepaar Nadja Tiller und Walter Giller einen „Bambi“ fürs Lebenswerk.
Von 1956 bis zu dessen Tod ist Nadja Tiller mit Walter Giller verheiratet – gemeinsam haben haben sie zwei Kinder. Nadja Tiller lebt zurückgezogen in einem Hamburger Seniorenstift.