Музыковед, исследователь истории и теории русского церковного пения, доктор искусствоведения, профессор кафедры теории музыки Московской государственной консерватории имени П.И.Чайковского, ведущий научный сотрудник Государственного института искусствознания.
В 1992 г. окончила Московскую консерваторию, в 1996 г. — аспирантуру по специальности «теория музыки» (класс В. В. Протопопова). Кандидатская диссертация была защищена в 1996 году в Московской консерватории на тему «Многоголосные обработки древних распевов в русской духовной музыке XIX – начала XX в.» (Московская консерватория, 1996). Тема докторской диссертации: «Русское партесное многоголосие конца XVII – середины XVIII века: источниковедение, история, теория» (защищена в Российской академии музыки имени Гнесиных в 2013).
С 1996 преподает музыкально-теоретические дисциплины (полифонию, гармонию, сольфеджио) в Московской консерватории на кафедре теории музыки. В течение многих лет является руководителем научно-методических и выпускных квалификационных работ у музыковедов, студентов и ассистентов-стажеров дирижерско-хорового факультета
В 1996–1998 работала музыкальным редактором музыкальной радиостанции «Орфей»; удостоена премии СК Москвы за цикл передач
«Путешествия по святым местам русским».
С 1999 г. сотрудничает с изданием «Православная энциклопедия», является автором около 50 статей о композиторах XIX – начала XX вв., авторах духовной музыки, о видах и жанрах церковного пения.
Основной круг научных интересов Плотниковой — история и теория русской духовной музыки XVII – XX вв., в том числе партесного стиля, источниковедение, полифония. Является автором пяти монографий, посвященных русскому партесному многоголосию, включающих в себя исследования и первые публикации редких архивных материалов.
Н.Ю.Плотникова с 2016 организует и проводит международные конференции «Русское музыкальное барокко: тенденции и перспективы исследования», редактирует и публикует материалы конференций, статьи и нотные материалы (вышло в свет четыре сборника).
Н.Ю.Плотникова была составителем и автором вступительных статей к полным изданиям духовной музыки Н.А.Римского-Корсакова, С.И.Танеева, А.В. Александрова. В 2001 за издание «С.И.Танеев. Духовная музыка» (составитель, вступительная статья, комментарии Н.Ю.Плотниковой. М., 1999) удостоена премии Министерства культуры РФ. В 2022 под научной редакцией Н.Ю.Плотниковой вышла в свет первоначальная редакция книги П.Г.Чеснокова «Хор и управление им», предназначенная для русских регентов и более столетия неизвестная широкому читателю.
В настоящее время Н.Ю.Плотникова – научный редактор серии «Духовная музыка» Академического полного собрания сочинений П.И. Чайковского.