Эта творческая личность пришла в наш мир в семье американки Жанны Жаклин Харпер и французского банкира Андре-Мари Фаль де Сен-Фалля 29 октября 1930 года в Нейи-сюр-Сен (часть Парижа). Она воссоединилась со своими родителями в США в 1993 году после того, как они мигрировали сразу после ее рождения. С нежного 11-летнего возраста отец насиловал ее. Она раскрыла это в своей автобиографии «Mon Secret», опубликованной в 1994 году. Девушка окончила школу «Oldfieds» в Гленко, штат Мэриленд, в 1947 году. В 18 лет Ники вышла замуж за Гарри Мэтьюза. У них было двое детей, Лора и Филипп.
Она начала работать как художник в 1951 году. В 1952 году у нее случился нервный срыв, и ее положили в больницу. Во время пребывания там женщина обнаружила, что живопись помогает ей справиться с ее состоянием. В 1954 году Ники подружилась с американо-французским художником Хью Вайсом в Париже. Он наставлял и поощрял ее сохранять свою оригинальность и методы, которые она использовала. В 1955 году ее вдохновили скульптуры Антонио Гауди в парке Гуэль. В следующем году де Сен-Фалль познакомилась с Жаном, представителем кинетического искусства и своим будущим мужем, а также самым частым ее соавтором. В конце 50-х познакомилась с работами различных современных художников. Вдохновленная ими, развивала свои методы, а также была партнером некоторых из них. После того, как ее семья переехала в 1960 году, она осталась в старой квартире и продолжила свои эксперименты. В начале 1960-х годов ею была создана серия работ «Тиры», которая представляла собой сочетание боди-арта, перформансов, скульптур и картин. В 1962 году архитектор побывала в Нью-Йорке, участвовала в выставке «Искусство сборки» в Музее современного искусства и гастролировала по США до 1962 года. Галерист Александр Иолас предложил ей выставиться в его галерее в Нью-Йорке. Ники создавала скульптуры из найденных предметов, папье-маше, ткани, шерсти, гипса, пластмассовых игрушек, армированного стекловолокном пластика и раскрашивала их яркими акриловыми и полиуретановыми красками. Сотрудничая с Тэнгли, Ники создала свои самые обсуждаемые «Nana» и «Le Paradis Fantastique», комбинацию из девяти скульптур и шести машин. Они представляли собой женщин с лучшим социальным статусом, в отличие от ее более ранних работ. Одна из первых выставок «Nana» прошла в галерее Иолас в Париже в 1965 году. Обе эти работы были установлены в Стокгольме, Швеция. Рико Вебер присоединился к ним в качестве ассистента в этих проектах и продолжил работать над другими шедеврами. Чтобы финансировать свои будущие проекты, в 1968 году архитектор продала надувных кукол «Nana». Первая постоянная инсталляция Ники «Le Rêve de l’oiseau» была завершена в 1971 году как частный проект для летней резиденции на юге Франции.
К концу 1960 года Ники и Жан Тэнгли стали жить вместе. После более чем десятилетнего сотрудничества они связали себя узами брака в 1971 году. В 1967 году у Ники начали проявляться проблемы со здоровьем. Она скончалась 21 мая 2002 года в больнице «Скрипс Мемориальн» в Ла-Хойе из-за дыхательной недостаточности. Ее грот был построен по ее желанию в 2003 году.