Bà sinh năm 1908 tại phố Thọ Xương, phủ Lạng Thương (nay thuộc thành phố Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang). Song thân của bà là ông Nguyễn Văn Cao và bà Nguyễn Thị Lưu. Ông Cao từng tham gia phong trào Đông kinh nghĩa thục, bị thực dân Pháp đày ra Côn Đảo.

Chịu ảnh hưởng của cha, ngay từ năm 18 tuổi, bà cùng em ruột là Nguyễn Thị Giang, còn gọi là Cô Giang, tham gia Hội Quốc dân dục tài của Nguyễn Khắc Nhu, sau đó gia nhập Việt Nam Quốc dân Đảng, hoạt động tích cực cho mục tiêu đấu tranh giành độc lập dân tộc.

Trong khởi nghĩa Yên Bái, bà được Đảng trưởng Nguyễn Thái Học giao phụ trách công tác tuyên truyền, binh vận và giao liên. Chính bà đã cùng một số phụ nữ khác đưa bom từ làng Xuân Lũng (huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ) lên tàu lửa đi Yên Bái để chuẩn bị cho cuộc khởi nghĩa tháng 2 năm 1930. Khởi nghĩa Yên Bái bất thành, bà cùng các đồng chí bị bắt và bị đưa ra trước Hội đồng đề hình xét xử ngày 28 tháng 3 năm 1930 tại Yên Bái và bị kết án 5 năm cấm cố. Trước Hội đồng đề hình, bà tuyên bố: ’’Các người hãy về ngay nước Pháp mà kéo đổ tượng Jeanne d’Arc đi thôi!’’.

Năm 1936, bà được trả tự do và cùng chồng là Phạm Quang Sáu, cũng là một yếu nhân của Việt Nam Quốc dân đảng, mở cửa hàng lấy tên là Bôvô ở thị xã Bắc Ninh để làm nơi liên lạc với các nhà yêu nước. Tuy nhiên, bà sớm qua đời vào năm 1943, khi mới 35 tuổi.