Надежда Васильевна Румянцева родилась 9 сентября 1930 года в селе Потапово Смоленской области.

После школы поступила в Государственный институт театрального искусства (ГИТИС) имени Луначарского. На экзаменах прочла монолог Фамусова, что и определило её судьбу. Актриса и педагог Ольга Пыжова возлагала на Румянцеву большие надежды, поэтому взяла её с собой во ВГИК, куда со временем перешла работать.

Надежда Румянцева закончила Всесоюзный государственный институт кинематографии, но к тому времени она уже была сложившейся актрисой на амплуа «травести». Она уже много работала на сцене Центрального детского театра и снялась в фильмах «Навстречу жизни» и «Алеша Птицын вырабатывает характер».

После кинофильма «Королева бензоколонки» все маленькие курносые девчонки узнали, что и они могут стать кинозвёздами.

 В 1955 году Надежда Румянцева поступает на службу в Театр-студию киноактёра.

Через 6 лет она снялась в фильме «Девчата», который принес ей мировую славу. После «Девчат» было еще 24 роли в кино. Озвучивала несколько киноролей: её голосом говорит Нина в «Кавказской пленнице», Зита и Гита в «Зите и Гите», Мария в «Звуках музыки» и Николь в «Как украсть миллион».

В конце 1960-х годов на длительное время Румянцева перестала сниматься в кино, поскольку жила за границей, сопровождая в зарубежных командировках своего мужа, дипломата Вилли Хштояна (он работал в Министерстве внешней торговли и был торговым представителем СССР в Малайзии, а потом в Египте).

После возвращения в СССР удачно сложилась и карьера на телевидении. Каждое воскресное утро телевизионный «Будильник», ведущей которого была Надежда Васильевна, будил тысячи советских мальчишек и девчонок.

Всем известны мультипликационные фильмы, где звучит голос актрисы: «38 попугаев», «Привет мартышке», «Бабушка удава».

По словам ее близкой подруги Галины Пешковой, в последние годы жизни «Румянцева отошла от кинематографических дел,… всё время посвящала семье мужу и дочери Карине». В 2006 году Надежда Васильевна снялась в последней в своей жизни телепрограмме «Линия жизни» на канале «Культура».

В 1996 году двое преступников пытались ограбить квартиру Румянцевой. Грабителей задержал её муж Вилли Хштоян, который в молодости занимался боксом, но один из них успел нанести Надежде Васильевне удар по голове. До конца жизни Надежду Васильевну преследовали сильные боли, от которых она периодически теряла сознание.

8 апреля 2008 года на 78-м году жизни после тяжелой продолжительной болезни Надежда Румянцева скончалась в одной из московских клиник. Рядом с ней всю последнюю неделю находился её супруг Вилли Хштоян.

Актрису похоронили в субботу 12 апреля 2008 года на Армянском кладбище в Москве.