Мордюкова родилась 25 ноября 1925 года в Донецкой области. После окончания ВГИКа в 1950 году стала актрисой Театра-студии киноактера. Успех пришел к актрисе с выходом в 1955 году на экраны страны фильма Михаила Швейцера «Чужая родня», в котором она исполнила роль Стеши.
Актриса создала запоминающиеся образы в таких фильмах, как «Простая история», «Журавушка», «Комиссар», «Русское поле», «Бриллиантовая рука», «Родня», «Трясина», «Мама». Всего на ее счету более 60 фильмов.
Стоит отметить, что в марте этого года актриса была госпитализирована в Центральную клиническую больницу. Нона Мордюкова была доставлена в психиатрическое отделение с диагнозом деменция (распад психических функций в результате поражения мозга) с психическим расстройством.