Надежда Степановна Толмачева родилась 4 сентября 1923 г. в с. Сарапульском (c 1947 г. – п. Сарапулка) [Березовской волости Екатеринбургского уезда] Екатеринбургской губернии РСФСР в семье рабочего.

После окончания Свердловского горно-металлургического техникума, в 1941–1943 гг. работала техником-химиком инженерно-исследовательской лаборатории завода № 170 (г. Свердловск Свердловской области РСФСР).

В 1943–1947 гг. являлась студенткой Уральского государственного университета.

В ноябре 1947 – феврале 1948 г. Н.С. Толмачева – учитель истории, географии и конституции СССР неполной средней школы п. Сарапулки (Свердловская область РСФСР).

В феврале 1948 г. – мае 1950 г. – ответственный секретарь, в мае 1950 г. – сентябре 1951 г. – ответственный редактор газеты «Березовский рабочий» (г. Березовский Свердловская область РСФСР).

В сентябре 1951 г. – июне 1953 г. – инструктор сектора печати отдела пропаганды и агитации, в июне 1953 г. – декабре 1954 г. – инструктор отдела науки и культуры Свердловского областного комитета КПСС, (г. Свердловск Свердловская область РСФСР, с 1991 г. – г. Екатеринбург Свердловская область Российской Федерации).

В 1955–1960 гг. – собственный корреспондент газеты «Советская культура» по Уралу.

В июле 1962 г. – апреле 1967 г. – инженер по производственно-техническому обучению, в апреле 1967 г. – сентябре 1975 г. – секретарь партийной организации Свердловского завода медицинских препаратов.

В сентябре 1975 г. – сентябре 1980 г. – преподаватель обществовведения и политэкономии Свердловского горно-металлургического техникума.

С сентября 1980 г. – пенсионер.

Автор повестей «Хозяйка леса» (1952 г.), «Старшая сестра» (1955 г.), «Чайка без моря» (1959 г.) «Подари мне радость!» (1968 г.), воспоминаний «Коммунисты в заводском коллективе. Воспоминания секретаря парторганизации завода медпрепаратов. г. Свердловск. 60–70-е годы» (2005 г.), «Магия СГМТ–УГК имени И.И. Ползунова» (2012 г.), а также большого количества очерков, рассказов о социально-экономической, общественно-политической ситуации в Свердловской области, трудящихся Среднего Урала, современных проблемах морали и нравственности, опубликованных в газетах «Уральский рабочий», «Эхо дня» и др.

Являлась членом КПСС (с декабря 1946 г.), членом бюро Березовского городского комитета КПСС. Избиралась депутатом Березовского городского Совета депутатов трудящихся.

Награждена орденом Трудового Красного Знамени (1974 г.).

Скончалась в 2015 г. в п. Сарапулка.