Создатель первого в мире театра для детей (1921, ныне РАМТ), первого государственного музыкального театра для детей (1964), автор пьес, либретто детских опер и балетов. Народная артистка СССР (1975), лауреат Ленинской премии (1982), Государственной премии СССР (1972). Профессор ГИТИСа (1984).

Родилась 14 (27) августа 1903 года в Москве. В 1917 году окончила Музыкальный техникум им. А.Н.Скрябина. 15-летней девочкой начала работать в Темусеке (Театрально-музыкальной секции Московского Совета Рабочих Депутатов). В 1921 Сац покидает театр из-за разногласий с художественным руководителем Г.М.Паскар – ее охватывает идея создания совершенно нового театра, «который даст собственный современный репертуар и донесет его до своего зрителя средствами синтетического спектакля». Так 13 июля 1921 открылся Московский театр для детей.

С первых лет существования театра к работе привлекались молодые, но уже известные композиторы: С.Прокофьев, М.Раухвергер, А.Александров, Д.Кабалевский, М.Старокадомский, Н.Иванов-Радкевич, Т.Хренников. Сац стала в этом театре режиссером.

5 марта 1936 на основе Московского театра для детей был открыт Центральный детский театр. Здесь Сац поставила спектакль «Золотой ключик, или Приключения Буратино» А.Н.Толстого, который сама называла кульминацией своей режиссерской работы.

Вскоре после этого Сац была репрессирована. Вернувшись после реабилитации в Москву, Сац не смогла уже возвратиться в Центральный детский театр и решила создать детский музыкальный театр. 21 ноября 1965 на сцене Московского театра Эстрады состоялся первый спектакль, опера М.Красева «Морозко». В 1979 было построено здание на проспекте Вернадского – над крышей широко распахнула крылья Синяя птица, в фойе и переходах театра расположились скульптуры сказочных персонажей, зимний сад, аквариумы с разноцветными рыбками. В театре оперная и балетная труппы, симфонический оркестр, возглавляемый известным дирижером Л.Гершковичем, для театра по-прежнему работают крупные художники-сценографы, композиторы. После смерти своей создательницы театр получил имя Н.И.Сац.

Умерла Сац в Москве 18 декабря 1993 года.