Filla del financer judeorús Leonid Némirovsky, president i membre del consell d’administració de diversos bancs, la seva infància transcorregué marcada per l’absència del pare, ocupat en els negocis, i de la mare, abocada a la vida mundana. L’odi nascut del sentiment d’abandó, especialment vers la seva mare, és un tret recurrent en personatges de la seva obra, i es projectà, també, en alguns dels prejudicis més associats a l’antisemitisme presents en la seva obra, manifestacions no obstant això acompanyades de fortes contradiccions. Educada per una institutriu francesa gràcies a la qual aconseguí aviat un gran domini del francès, en prendre el poder els bolxevics, la família aconseguí fugir el 1918 i, passant per Finlàndia i Suècia, el 1919 arribà a París, on el pare recuperà la fortuna i la posició. Estudiant de lletres a la Sorbona, publicà contes i narracions en revistes literàries i freqüenta l’alta societat parisenca.
Casada el 1926 amb Michel Epstein, també jueu d’origen rus i banquer, amb qui tingué dues filles, el 1929 publicà la seva primera novel·la, David Golder, amb bona acollida, i al llarg de la dècada següent aparegué la pràctica totalitat de la seva obra, la major part en revistes literàries i, individualment, les novel·les Le bal (1929), Les mouches d’automme (1930), Le vin de solitude (1935), Jezabel (1935) i Les chiens et les loups (1940). El 1939 es convertí al catolicisme, però no obtingué la nacionalitat francesa per l’antisemitisme imperant. Amb la invasió nazi i l’establiment del govern de Vichy (1940) la família Epstein hagué de viure confinada a Issy-l’Évêque (Borgonya). Fins a la detenció i deportació al camp de concentració d’Auschwitz (juliol del 1942), continuà escrivint i aconseguí publicar narracions amb pseudònim.
A l’octubre el seu marit fou detingut i deportat també a Auschwitz, on morí a la cambra de gas. Les dues filles aconseguiren sobreviure després d’un periple atzarós (durant el qual foren rebutjades per l’àvia materna), i salvaren també el manuscrit de la darrera obra de la seva mare, que tanmateix no fou publicat fins el 2004, i que guanyà el premi Renaudot. Amb el nom de Suite française, l’obra consta en realitat de dues novel·les: Tempête en juin, retrat ferotge i tragicòmic de la fugida dels parisencs benestants en estat de pànic per l’avenç de l’exèrcit alemany, i Dolce, història de l’esposa d’un presoner de guerra enamorada d’un oficial alemany. A banda, el 1946 una revista publicà la biografia La vie de Tchekhov.