Родилась 28 июля 1951 года в городе Советская Гавань Хабаровского края, РСФСР. Окончила исторический факультет Белорусского государственного университета (Минск, 1973) и аспирантуру Института археологии АН УССР по специальности «Археология» (1978).После окончания университета работала научным сотрудником Николаевского краеведческого музея (1973-1974), старшим лаборантом Юго-Бугской и Запорожской экспедиции Института археологии АН СССР (1974-1975).После окончания аспирантуры — научный сотрудник Института археологии АН УССР (с 1978).
В 1980 в Институте археологии АН СССР под руководством доктора исторических наук, профессора А.И. Тереножкина защитила кандидатскую диссертацию «Лепная керамика Степной Скифии» (специальность 07.00.06 — археология).
С 1996& года — заведующий Отделом «Полевой комитет Института археологии НАН Украины.
В 2000 в Институте истории материальной культуры (Санкт-Петербург, Россия) защитила докторскую диссертацию «Степная Скифия VII–IV вв. до н.э. (эколого-экономический аспект)» (специальность 07.00.06 — археология). Н. А. Гаврилюк — составитель и руководитель авторского коллектива «Словаря-справочника по археологии» (1996), автор керамологических публикаций в периодических изданиях и сборниках, член Национальной экспертной керамологической совета ежегодных Национальных конкурсов публикаций на темы керамологии, гончарства, керамики на Украине «КеГоКе» (с 2007). Основатель (1998) и главный редактор (с 2001) ежегодника «Археологические открытия в Украине» . Научный консультант Бахчисарайской археологической экспедиции.