Надежда Ладыгина родилась в окрестностях Пензы. Ее отец преподавал музыку и был первым в семье, кто получил образование, в то время как дед был зажиточным крестьянином, выкупившим себя из крепостной зависимости перед реформой. Надежда окончила первую женскую гимназию с золотой медалью и в 1908 году отправилась в Москву, чтобы поступить на Московские Высшие женские курсы. Эти курсы, иногда ошибочно называемые "Бестужевскими", располагались в специально построенном здании на Малой Царицынской улице.

Первоначально Надежда стремилась изучать психиатрию, но не смогла набрать нужное количество баллов. Однако, вдохновившись книгой В.М. Бехтерева "Психика и жизнь", она решила посвятить себя изучению поведения животных в сравнении с человеком и поступила на естественное отделение физико-математического факультета. Преподавание на курсах было на высоком уровне, особенно после того, как в 1911 году туда пришли профессора, ушедшие из Московского университета.

Надежда Николаевна была необыкновенно красивой женщиной с роскошными волосами и изысканным вкусом в одежде. Ее украшения и стиль вызывали восхищение даже на фотографиях. Ее красота была одухотворенной, и ее сравнивали с Прекрасными Дамами Серебряного века. Даже поэт Владимир Маяковский посвятил ей стихи после встречи в зоопарке, где она проводила наблюдения.

Множество портретов Надежды Николаевны сохранилось благодаря ее мужу Александру Федоровичу Котсу, который приглашал лучших фотографов и художников для запечатления ее образа. Александр Федорович преподавал эволюционное учение и сразу понял, что Надежда, его единственная. Они поженились в 1911 году и прожили вместе полвека.

Их связывали не только чувства, но и общие интересы. Александр Федорович был увлечен зоологией и музейным делом с детства. Он собрал коллекцию чучел, которая стала основой Дарвиновского музея, официально открытого в 1907 году. Надежда Николаевна была соосновательницей музея, наряду с художником-анималистом Василием Ватагиным и таксидермистом Филиппом Федуловым. В качестве свадебного подарка они обменялись чучелами львенка и белого ястреба. В 1913 году супруги отправились в путешествие по Европе, изучая естественно-научные музеи и приобретая экспонаты для своей коллекции.

После революции они продолжили работу над музеем, несмотря на недовольство чиновников, которые не поддерживали их активную деятельность. Они требовали постройки нового здания для музея, но так и не дождались его. В 1962 году Надежду Николаевну и Александра Федоровича уволили, что подорвало здоровье Надежды. Она скончалась в 1963 году, а Александр пережил ее ненадолго.

Книга "Дитя шимпанзе и дитя человека" была частично переведена на английский язык и получила признание за рубежом. Работы Ладыгиной-Котс высоко оценили ученые, включая Роберта Йеркса, основателя американской приматологической школы, который писал о ее исследованиях с восхищением.