Nina Grieg var kusine til Edvard Grieg (1843–1907), og de to giftet seg 11. juni 1867 i København. Ekteparet opptrådte ofte sammen på konserter i Europa, og fikk svært gode kritikker. Nina Grieg ble dessuten anerkjent som en svært sensitiv tolker av mannens sanger. Den engelske komponisten Frederick Delius dediserte to sett med sanger til henne i årene 1888–1890.