I 1929 giftet hennes mor seg med Loyal Davis (1896–1982), en høyt fremstående, politisk sett konservativ nevrokirurg som flyttet familien til Chicago. Nancy kom godt overens med sin stefar; hun skrev senere at han var «a man of great integrity who exemplified old-fashioned values». Han adopterte henne formelt 1935, og hun omtalte ham alltid som sin far. Etter adopsjonen byttet hun navn til Nancy Davis (hun ble kalt Nancy fra hun ble født). Hun gikk på The Latin School of Chicago (hun beskriver seg selv som en middelmådig elev) der hun tok eksamen i 1939, hvorpå hun begynte å studere ved Smith College i Massachusetts, der hun tok en eksamen med engelsk og drama som hovedemner i 1943.