Nina Kazanina obtient un diplôme de l'Université linguistique d'État de Moscou en 1999, puis un doctorat en psycholinguistique de l'Université du Maryland en 2005. Elle passe ensuite deux ans à l'Université d'Ottawa comme professeure assistante avant de rejoindre, en 2007, la Faculté de psychologie de l'Université de Bristol. Elle y est nommée professeure associée en 2021.

Ses recherches portent essentiellement sur la compréhension en temps réel du langage oral et écrit, en particulier dans les cas d'entrées linguistiques complexes et imprévisibles. Elle utilise pour cela des techniques d'enregistrement cérébral non invasives telles que l'EEG et le MEG. Ses travaux récents portent sur les représentations mnésiques et les mécanismes neuronaux soutenant le langage, et notamment les processus cognitifs de base. Elle a également travaillé sur le développement du langage contrefactuel et de la négation chez les jeunes enfants, et sur l’interaction de ces compétences avec le contrôle cognitif et la capacité des enfants à comprendre leur propre fonctionnement mental et celui des autres, un mécanisme appelé « théorie de l’esprit ». Sur un plan translationnel, Nina Kazarina étudie la possibilité d'utiliser les réponses EEG automatiques précoces pour diagnostiquer la déficience cognitive légère et la démence. Elle est nommée professeure ordinaire au Département des neurosciences fondamentales de la Faculté de médecine de l’UNIGE en octobre 2023.