Родилась 7 ноября 1989 г. в Норильске. Студентка философского факультета МГУ. Бывшая участница арт-группы «Война».
С 2011 г. Надежда Толоконникова — участница панк-группы Pussy Riot. 21 февраля 2012 г. вместе с четырьмя другими членами Pussy Riot провела в храме Христа Спасителя «панк-молебен» «Богородице Дево, Путина прогони». 4 марта 2012 г. по обвинению в хулиганстве была арестована вместе с Марией Алехиной и Екатериной Самуцевич. 17 августа суд признал Надежду Толоконникову виновной в нарушении общественного порядка и приговорил к двум годам лишения свободы колонии общего режима. Толоконникова своей вины на суде не признала, заявив, что «акция в храме носила политический, а не религиозный характер».
Международная правозащитная организация Amnesty International объявила Толоконникову, Алехину и Самуцевич узницами совести. В августе 2012 г. участницы Pussy Riot были выдвинуты на премию Кандинского в номинации «Проект года» за акцию в храме Христа Спасителя.
Замужем, есть дочь. Муж – активист арт-группы «Война» Петр Верзилов.
