Внучатая племянница поэта Евгения Боратынского, она родилась в высококультурной дворянской семье. Мать рано умерла от чахотки, а отец, Андрей Трофимович, видный военный, занятый служебными делами, поручил воспитание детей деду по матери. Адриан Семенович Мазараки воспитывал внуков — Надю, ее сестру Анну и брата Юрия — у себя в деревне, в Тамбовской губернии.

«Дед был прекрасным пианистом, и я часами слушала в его исполнении Шопена и Бетховена», — рассказывала позднее Надежда Андреевна. Именно дед приобщил девочку к игре на рояле, к пению. Занятия шли успешно: в 12 лет маленькая Надя играла ноктюрны Шопена и симфонии Гайдна и Моцарта в четыре руки с дедушкой, терпеливым, строгим и требовательным. «А в закатный час я любила выходить на проселочную дорогу, — вспоминала потом Обухова, — и смотреть на расстилавшиеся кругом поля. Какое-то особенное чувство наслаждения испытывала я, вдыхая полной грудью запах цветущей ржи и чернозема, смешанный с полевыми цветами и душистыми травами. Я стояла и смотрела вдаль на возвращающиеся с полей стада, на потухающее солнце, и особенно любила слушать народные песни: самой хотелось примкнуть к голосистым народным певцам, петь вместе с ними. Меня с ранней юности волновали грустные русские песни про тяжелую женскую долю. И сейчас у меня в душе звучит "Калинушка", которую пели крестьянки...»

В 1912 она году окончила Московскую консерваторию по классу пения у У.А. Мазетти, с того же года стала выступать как концертная певица.

 В 1916-1943 Надежда Андреевна Обухова — солистка Большого театра, его, быть может, лучшее украшение.