Nettie Stevens urodziła się 7 lipca 1861 roku w Cavendish w amerykańskim stanie Vermont. Stevens była wybitną uczennicą i osiągała najlepsze wyniki w swoich grupach w szkole. Ukończyła seminarium nauczycielskie w Massachusetts i przez 10 lat uczyła w szkole, by zarobić pieniądze potrzebne do odbycia studiów.
W 1896 roku Nettie Stevens wyjechała do Kalifornii i studiowała biologię na Stanford University. Po studiach przyjęto ją do Bryn Mawr College, gdzie za dobre wyniki w nauce otrzymała możliwość studiów za granicą. Stevens wyjechała do Europy i trafiła do laboratorium Theodora Boveriego w Würzburgu, który zajmował się rolą chromosomów w dziedziczeniu. Nettie zainteresowała się tym tematem i wkrótce sama rozpoczęła prace nad badaniem chromosomów i zagadnienia dziedziczenia.
W 1903 roku Nettie Stevens obroniła doktorat w Bryn Mawr College i przyjęła posadę asystenta w Carnegie Institute. Rozpoczęła badania nad czynnikami determinującymi płeć.
Prowadząc prace na populacji robaków Stevens zauważyła, że komórki samic zawierają 20 chromosomów, a samców 19 chromosomów oraz jeden dodatkowy, bardzo mały chromosom. Nettie Stevens zaproponowała nazwanie tych chromosomów "X" i "Y". Udowodniła także, że jeden z dużych chromosomów w czasie podziału komórki paruje się z małym chromosomem. Oprócz tego Stevens dowiodła, że komórki samic zawierają dwa chromosomy "X". W późniejszych latach Nettie Stevens prowadziła podobne badania również na innych gatunkach.
Dziś przypada 155. rocznica urodzin Nettie Stevens. Uczona zmarła na raka piersi 4 maja 1912 roku w Baltimore, zanim zdołała objąć tworzoną dla niej profesurę w Bryn Mawr College. Została pochowana na cmentarzu w Cavendish.
O życiorysie Nettie Stevens przypomina wyszukiwarka Google. Z tej okazji przygotowano specjalną grafikę Google Doodle z wizerunkiem tej wybitnej genetyk.