Elle a commencé la pratique de l'athlétisme à l'adolescence. En 2014, elle a remporté le titre national junior du 800 mètres en battant le record du Maroc pour les jeunes filles de moins de 20 ans.
En 2015, elle a participé à ses premiers championnats du monde junior, où elle s'est qualifiée pour la finale du 800 mètres et a terminé quatrième. La même année, elle a également remporté le titre national senior sur 800 mètres.
En 2016, elle a participé à ses premiers Jeux olympiques à Rio de Janeiro (Brésil), où elle s'est qualifiée pour les demi-finales du 800 mètres. En juillet de la même année, elle a battu le record national en remportant le meeting Herculis à Monaco en 1 min 58 s 27.
En 2017, elle a participé aux championnats du monde de Londres (Royaume-Uni), où elle a terminé cinquième du 800 mètres.
En 2018, elle a remporté la médaille d'or des Jeux mondiaux militaires à Wuhan (Chine) sur 800 mètres. La même année, elle a également battu le record national en s'imposant lors du meeting de Rabat en 1 min 57 s 46.
En 2019, elle a participé aux championnats du monde de Doha (Qatar), où elle a remporté la médaille d'argent sur 800 mètres après avoir terminé derrière l'athlète de Bahreïn Aminatou Jamal.
En 2021, elle a participé aux Jeux olympiques à Tokyo (Japon), où elle a remporté la médaille d'argent sur 800 mètres après avoir terminée derrière l'athlète de Jamaïque Shelly-Ann Fraser-Pryce.
Nadia Abdelouafi est considérée comme l'une des meilleures athlètes du Maroc et une des meilleures spécialistes mondiales du demi-fond. Elle a été nommée femme sportive marocaine de l'année en 2017, 2018 et 2019.