Н. Е. Ананьева родилась в 1946 году в Москве. Училась на филологическом факультете МГУ (славянское отделение). После окончания обучения в 1970 году поступила в аспирантуру кафедры славянской филологии (1970—1973). После аспирантуры в 1973—1976 годах Н. Е. Ананьева работала на межфакультетской кафедре славянских языков. Защитила кандидатскую диссертацию в 1975 году («Альтернации в парадигматике существительных польского говора деревни Гайде Игналинского района Литовской ССР» , научный руководитель С. Б. Бернштейн).C 1976 года работает на кафедре славянской филологии филологического факультета МГУ.
С 1983 года — доцент, с 2004 года — профессор. Проходила стажировку в 1978—1979 годах под руководством профессора П. Зволиньского в Институте польского языка Варшавского университета, в 1994—1995 годах — стипендиат Фонда Стефана Батория по приглашению Института славистики польской академии наук. Защитила докторскую диссертацию в 2001 году («Префиксальные глаголы в древнепольском языке (XIV—XV вв.) и современных польских диалектах. Опыт семантико-синтаксического анализа» .
С 2001 года — Член Учёного Совета МГУ. Являлась членом спецсовета по русско-славянскому языкознанию в МГУ, с 2003 года — член Диссертационного совета ВАК при МГУ. Н. Е. Ананьева является специалистом по истории и диалектологии польского языка (автор учебника — «История и диалектология польского языка» ), большое число её работ связано с изучением говоров периферийных польских диалектов. Наряду с М. И. Ермаковой, Т. В. Поповой и С. М. Толстой Н. Е. Ананьева — один из авторов исследования «Славянская морфонология. Субстантивное словоизменение» . Соавтор учебника «Польский язык в школе» . Работы Н. Е. Ананьевой посвящены также проблемам ономастики, вопросам глагольного словообразования в синхронном и диахроническом аспектах и др. Статьи Н. Е. Ананьевой публикуются в периодических изданиях ПАН и РАН.
В 1998, 2003, 2008 и 2013 годах выступала с докладами на XII, XIII, XIV и XV Международных съездах славистов.Н. Е. Ананьева является членом международной ассоциации польских и зарубежных преподавателей польской культуры и польского языка как иностранного «Бристоль» (1998) и международного объединения по диалектологии и геолингвистике (2000).