Nellie viveu em Missouri e no Kansas até seus dezesseis anos de idade, quando mudou-se para Omaha, onde estudou em um colégio para a formação de professores. Durante uma visita a parentes no Tennessee, em 1900, conheceu o jovem advogado William Bradford Ross, com quem casou-se em 1902 e passou a morar em Cheyenne. Eles tiveram quatro filhos juntos.

William Ross tornou-se um líder do Partido Democrata estadual. Ele foi derrotado em disputas para cargos políticos diversas vezes até 1922, quando foi eleito governador. William faleceu em outubro de 1924 e Nellie decidiu concorrer para substitui-lo. Ela recusou-se a fazer campanha publicamente, mas acabou sendo eleita. Como governadora, deu prosseguimento às políticas de seu marido, foi uma forte apoiadora da Lei seca e defendeu o fortalecimento de legislações contra o trabalho infantil.