歐陽娜娜出生於藝術世家，父親歐陽龍為台灣台北市議員，媽媽是台灣演員傅娟，姐姐是演員歐陽妮妮，妹妹是歐陽娣娣，姑姑是歌手歐陽菲菲
歐陽娜娜以演員身份出道短短不到一年時間，但憑藉自然清新的表演、甜美嬌俏的外形和乖巧率真的性格博得不少媒體和觀眾的喜愛，伴隨登上《天天向上》、《快樂大本營》等王牌節目，人氣不斷走高，電影及廣告邀約頻頻
雖然是世界最年輕的大提琴演奏家之一，但她在劇組擺弄起扳手、鉗子等修車工具，也絲毫不含糊。雖然在《破風》中出演兇巴巴的修車妹，但在戲外，歐陽娜娜卻是個名副其實的開心果：親手編織手鍊送給劇組一眾主創成員，令大家都感動不已，紛紛稱讚娜娜為貼心小女神。在台灣拍攝期間，作為一眾演員中的「東道主」，歐陽娜娜頻頻盡地主之誼，在收工後帶著大家台灣「走透透」，遍嘗台灣美食
歐陽娜娜5歲半開始學習鋼琴，6歲開始學習大提琴。10歲時，她和媽媽傅娟 合著《家有友友娜》，並獲邀在電視節目中表演大提琴，隨後被稱為天才大提琴手。2011年，歐陽娜娜贏得全台大提琴比賽冠軍並以特優第一名保送進入台灣師大附中音樂班。
2012年，她在台灣成功舉辦了四場「Only&Nana－2012歐陽娜娜大提琴獨奏會」巡迴音樂會，成為了台灣「國家演奏廳」有史以來年紀最小的演奏家。2013年，13歲的歐陽娜娜以大提琴最小年紀考取世界著名的頂尖音樂學校——美國柯蒂斯音樂學院，並獲得全額獎學金
2014年2月14日，主演的愛情電影《北京愛情故事》上映，她在片中飾演一個拉大提琴的女學生劉星陽，與劉昊然飾演的宋歌上演純美初戀故事，這是其首部影視作品，該片以4億人民幣的票房收官，而歐陽娜娜開始在影視圈嶄露頭角] ；
8月14日，她與媽媽合著書籍《成為最好的自己：歐陽娜娜的音樂冒險》於內地發售 ；11月18日，簽約環球音樂 ；12月18日，發行首張大提琴古典專輯《15》，並獲得日本第31屆金唱片大賞最佳新人獎
2015年7月5日，她首次登上北京國家大劇院的舞台並舉行個人大提琴獨奏會 ；8月1日，歐陽娜娜與其她九位女藝人共同參加明星女神生活體驗真人秀《偶像來了》，並為節目配唱主題曲《你是偶像》
8月6日，與彭于晏、崔始源、竇驍等合作拍攝的青春熱血電影《破風》上演，她在片中飾演車隊天才工程師陳意蕎，並憑藉其獲得第7屆澳門國際電影節最佳女配角提名
2016年6月5日，獲得hito流行音樂獎愛奇藝人氣大獎 ；6月8日，與陳學冬合作主演時尚愛情劇《是！尚先生》，她在劇中飾演天真樂觀的職場新人鹿小葵，這是其首次嘗試演電視劇並擔任女主角 ；隨後，推出首支個人華語單曲《溫暖你的冬》失戀版 ；
7月28日，加盟科幻動作片《機器之血》 ；9月29日，獲得鳳凰時尚之選頒獎盛典年度時尚人氣先鋒大獎 ；10月1日，與劉德華、黃曉明合作主演的喜劇動作片《王牌逗王牌》上映
2017年1月17日，與張若昀、許魏洲等人共同加盟跨次元偶像劇真人秀《觸不到的TA》 ；4月9日，獲得第十七屆音樂風雲榜年度最受關注潛力偶像 ；6月2日，主演的奇幻類影片《美好的意外》上映，她在片中飾演叛逆的青春期少女星星 ；
6月16日，發行個人第二張專輯《Cello Loves Disney》（夢想練習曲） ；7月7日，加盟根據《左耳》番外篇、同名暢銷小說改編的青春校園電影《秘果》上映，她在片中飾演於池子 ；的誕生
7月19日，獲得網易娛樂跨界盛典年度最具人氣新銳女演員 ；
8月15日，開啟歐陽娜娜夢想練習曲2017大提琴巡迴音樂會 ；
11月，參加浙江衛視演技競演類勵志綜藝《演員的誕生》
2018年2月，歐陽娜娜擔任浙江衛視原創室內競技真人秀《王牌對王牌第三季》固定「王牌特工」 ；
3月，與王源合作主演玄幻傳奇古裝IP劇《大主宰》，飾演神女洛璃
2019年5月10日，官宣參加音樂綜藝節目《樂隊的夏天》，擔任超級樂迷 ；
9月13日，歐陽娜娜出演中國中央廣播電視總台中秋晚會
2014年6月22日，歐陽娜娜出席年度全國慈善巡展啟動儀式，並捐贈自己與媽媽共同撰寫的自傳《家有友友娜》進行拍賣助陣慈善
2016年12月15日晚，她參與由紅豆Live與微公益發起的「問答挑戰」公益直播活動在直播中回答了網友們付費提問的問題，最終的問答收入與禮物打賞全部通過微公益平台捐贈給中國婦女發展基金會，用於為環衛女工送去抗霧霾口罩
▪ 2015-12 第7屆澳門國際電影節最佳女配角獎[5] 破風 （提名） 音樂獎項 ▪ 2017-01-13 第31屆金唱片大賞最佳新人獎[20] 15 （獲獎） 綜合獎項 ▪ 2020-01-11 2019新浪微博之夜微博年度進取藝人[64] （獲獎） ▪ 2020-01-08 我是頭條·2019今日頭條年度盛典年度影音創作人[65] （獲獎）
▪ 2019-12-06 愛奇藝尖叫之夜年度LIVE表現力歌手 年度IP綜藝節目[66] （獲獎） ▪ 2017-08-31 2017微博時尚盛典年度最具人氣新銳女明星[12] （獲獎） ▪ 2017-07-19 網易娛樂跨界盛典年度最具人氣新銳女演員[32] （獲獎） ▪ 2017-04-09 第17屆音樂風雲榜年度最受關注潛力偶像[29] （獲獎）
▪ 2016-11-09 cosmo美麗盛典年度青春偶像 （獲獎） ▪ 2016-09-29 鳳凰時尚之選頒獎盛典年度時尚人氣先鋒大獎[67] （獲獎） ▪ 2016-06-06 hito流行音樂獎愛奇藝人氣大獎[68] （獲獎）