Nina von Mechow studierte Bühnenbild und Kostüm an der Hochschule für Bildende Künste Dresden, der Hochschule für Film und Fernsehen „Konrad Wolf“ und der Kunsthochschule Berlin-Weißensee. 2002 entwarf sie die Kostüme für Leander Haußmanns Kinofilm Herr Lehmann. Eine enge Kooperation pflegt Nina von Mechow seit 2002 mit René Pollesch. Neben Produktionen am Wiener Akademietheater, bei den Ruhrfestspielen und am Warschauer Teatr Rozmaitości (Kalifornia / Grace Slick, 2017), den Münchener Kammerspielen und dem Deutschen Theater, arbeitete sie seither kontinuierlich an der Volksbühne am Rosa-Luxemburg-Platz. Mit Jonathan Meese arbeitete sie dort 2007 in der Produktion De Frau. Für Martin Wuttkes Regiearbeiten am Berliner Ensemble, Schauspiel Köln, Burgtheater Wien sowie auf dem Flughafen Neuhardenberg (Die Perser und Solaris) übernahm sie das Bühnen- und Kostümdesign. 2011 war sie mit Tschechows Der Kirschgarten unter Karin Henkels Regie (Schauspiel Köln) zum Berliner Theatertreffen eingeladen. 2015 zeigten sie dort Ibsens John Gabriel Borkman (Deutsches Schauspielhaus Hamburg).
Theaterproduktionen mit Johan Simons führten sie ab 2003 an das Nationaltheater Gent, die Münchner Kammerspiele (Heiner Müllers Anatomie Titus Fall of Rome, Theatertreffen 2004), das Schauspiel Köln (Horváths Kasimir und Karoline, Theatertreffen 2010), zum Theaterfestival Avignon sowie 2006 für Simon Boccanegra an die Opéra National de Paris und 2007 mit Die Entführung aus dem Serail an die Nederlandse Opera Amsterdam. 2008 bis 2017 folgten unter Jossi Wielers Regie an der Staatsoper Stuttgart Halévys La Juive, Janáčeks Katja Kabanowa, Schönbergs/Janáceks Die glückliche Hand / Schicksal (Osud) (DER FAUST 2012), Wagners Tristan und Isolde, Verdis Rigoletto, Beethovens Fidelio und Händels Ariodante. Bei den Bayreuther Festspielen verantwortete Nina von Mechow das Kostümbild für Sebastian Baumgartens Tannhäuser (2011–2014). 2017 entwarf sie Bühne und Kostüme für Ein schwaches Herz (Regie: Frank Castorf) an der Volksbühne und 2018 die Kostüme für Der Gefangene / Das Gehege (Regie: Andrea Breth) am Théâtre Royal de la Monnaie in Brüssel. Ferner arbeitete sie seit 2017 für die Opernkompanie NOVOFLOT. 2020 entwarf sie, gemeinsam mit Leo Neumann, das Raum-Konzept für die Neueröffnung des Prater in Berlin, Den Kino Truck und die PRATERSTUDIOS in der Volksbühne und betreute diese für Teams wie Gob Squad und Bäckerei Harmony. Seit 2022 ist sie Professorin für Bühnenbild an der Akademie der Bildenden Künste Wien. 2022 wurde sie mit dem Nestroy-Preis für das Bühnenbild für Die Gewehre der Frau Katrin Angerer von René Pollesch ausgezeichnet.