Nina Hoss empezó su carrera actuando en obras de radio a los siete años y apareciendo en el escenario por primera vez a los 14. No tardó en tener varios éxitos en teatro. En 1997, Hoss se graduó en la Academia de Artes Dramáticas Ernst Busch de Berlín y su carrera empezó despuntó aún más. En el año 2000, fue una de las Shooting Stars en la Berlinale. Su interpretación de Yella (2007) le valió el Oso de Plata a la Mejor Actriz en el Festival Internacional de Cine de Berlín en 2007 y el Premio del Cine Alemán en 2008. Otros éxitos fueron la película de Christian Petzold, Barbara (2012), A Most Wanted Man (2014 de Anton Corbijn y Phoenix (2015), nuevamente dirigida por Petzold. Más tarde se hizo un nombre en Hollywood interpretando a una agente alemana en tres temporadas de la serie Homeland (2014-2017). Hoss interpreta un personaje regular en la tercera temporada de Tom Clancy's Jack Ryan (2022).