Gaia Nanni nasce a Firenze nel 1981.
Attrice professionista da oltre quindici anni si occupa di ricerca teatrale. Formatasi al Teatro Puccini di Firenze esordisce in teatro nel 2000, continuando negli anni, insieme alla sua compagnia teatrale, con una particolare predilezione per la prosa contemporanea. Nel 2013 riceve la sua prima candidatura ai Premi UBU come migliore attrice. Ha lavorato con Ferzan Ozpetek, Gianfranco Pedullà, Claudio Morganti, Alessandro Riccio, Maurizio De Giovanni, Antonio Frazzi, Massimo Sgorbani, Leonardo Pieraccioni e molti altri. Nel 2019 ha ricevuto il Premio per il Cinema Renzo Montagnani.