Cantante italiana, ha frequentato il liceo scientifico e studiato pianoforte al Conservatorio Luigi Boccherini di Lucca. Nel 1975 si traferì a Milano, dove studiò composizione e chitarra e firmò il suo primo contratto, con l'etichetta Ricordi; il suo primo album, Gianna Nannini, uscì quando aveva solo 20 anni. Seguono poi Una Radura (1978) e California (1979), che rappresenta il suo passaggio dal punk al rock. Con America Gianna Nannini arriva per la prima volta in classifica.
Nel 1981 esce G.N., realizzato con Roberto Cacciapaglia, musicista-compositore dell'avanguardia milanese; del 1982 è Latin Lover, in collaborazione con il produttore Conny Plank. Il 1984 è l'anno di Puzzle, che contiene la famosissima Fotoromanza vincitrice al Festivalbar, a Vota la voce e ai Telegatti. Nel 1986 esce invece Profumo, nel 1988 Malafemmina, nel 1990 Scandalo, nel 1993 X Forza e X Amore, che vede la partecipazione straordinaria di Jovanotti.
La sua carriera continua nel 1996, con il singolo Bomboloni che anticipa il disco Bomboloni? The Greatest Hits Collection. Per il nuovo album bisogna aspettare il 1998, con Cuore.
Al festival di Sanremo 2008,si aggiudica la vittoria la canzone da lei scritta Colpo di fulmine, anche all'interpretazione di Giò Di Tonno e Lola Ponce.
Gianna Nannini diventa mamma nel 2010, e alla figlia Penelope è dedicato l'album Io e te, che esce nel 2011.
Nel 2016 Mondadori ha pubblicato la sua autobiografia Cazzi miei.