Нелли Уварова унаследовала от родителей русско-армянские черты лица. Ее отец был инженером, а мать-тренером спортивной гимнастики. Еще в школьные годы будущая актриса была увлечена игрой в детских утренниках и постановках, поэтому она даже не сомневалась в выборе будущей профессии. По окончании школы Нелли успешно поступила во ВГИК, а с 1999 года ей начинают поступать предложения от кинорежиссеров.
Через два года актрису зачислили в труппу Российского академического Молодёжного Театра, где она смогла проявить свой актерский талант. Играя разноплановые роли, Уварова была не раз награждена премией за лучшую женскую роль. В 2005 году ей предложили исполнить роль «дурнушки» — Екатерины Пушкарёвой в телесериале «Не родись красивой», благодаря чему актриса стала настоящей звездой российского кинематографа. Нелли играла в паре с Григорием Антипенко, с которым она быстро подружилась за время работы на съёмочной площадке. Кстати, там же трудилась и сестра актрисы, Елена, выполнявшая обязанности художника по костюмам. После выхода картины Уварова стала очень востребованной актрисой, и многие режиссеры мечтали заполучить ее в свои кинопроекты.
Очень тепло телезрителями была принята ее работа в сериале «Атлантида», который демонстрировался в 2007 году. В 2009 году Уварова и Антипенко вновь появились вместе на экране в новом фильме «М+Ж», где они сыграли главных героев.
Личная жизнь Нелли Уваровой сложилась также удачно, как и ее творческая карьера. Ее первый мужем стал режиссёр Сергей Пикалов, знакомство с которым состоялось во время ее прихода в молодёжный театр. Молодые актеры, играя в одних постановках, очень быстро сблизились и в 2006 году сыграли свадьбу. Но в то время Нелли была погружена в работу, не желая заводить детей и заниматься бытом, вследствие этого супруги стали ссориться, а в 2009 году расстались. Некоторое время актриса не афишировала свою личную жизнь, а когда стало известно, что она ждет ребенка, многие ее коллеги решили, что его отцом является актер РАМТа Денис Баландин. Актеры часто вместе гуляли или сидели в кафе, вследствие чего им приписали романтические отношения.
Вскоре пошли слухи, что Уварова и Баландин решили пожениться, однако, стало известно, что возлюбленный актрисы женат. Сами актеры от комментариев отказывались. Нелли долго скрывала свою беременность, и лишь в конце 2010 года журналисты узнали, что отцом малыша является актер РАМТа Александр Гришин. В 2011 году в личной жизни Нелли произошли сразу два радостных события: влюбленные сыграли свадьбу, и весной того же года у них родилась дочь Ия. С будущим мужем актриса была знакома около восьми лет, но романтические отношения завязались не сразу. Родители всесторонне развивают девочку: четырехлетняя дочь Уваровой уже занимается в Школе искусств при Третьяковской галерее. Несмотря на свою занятость, Нелли и ее муж стараются проводить больше времени с Ией, отправляясь вместе на выставку или в театр.
Осенью 2016 года появились свежие новости о личной жизни Уваровой: актриса родила второго ребенка. Звезда сериала «Не родись красивой» подарила мужу сына, о котором они уже давно мечтали. Четырехлетняя Ия также радуется появлению на свет братика и вместе с родителями думает, как его назвать. О том, что супруги ждут пополнение в семье, заговорили еще в начале сентября. Во время беременности Нелли не сидела дома, а продолжала играть в спектакле «Жених с того света».
