Sau khi tốt nghiệp Đại học Y Hà Nội năm 1982, và hoàn thành học bác sĩ nội trú 1982-1985, phần lớn sự nghiệp của PGS TS Nguyễn Thị Kim Tiến dành cho lĩnh vực nghiên cứu, và từng là Viện trưởng Viện Pasteur TP HCM (2002-2007).

Bà đảm nhận vị trí Bộ trưởng Y tế Việt Nam giai đoạn 2011-2019. 

Tháng 5/ 2026, bà bị tuyên án 6 năm tù về tội Vi phạm quy định về quản lý, sử dụng tài sản Nhà nước gây thất thoát, lãng phí.