נדיה חילו נולדה ביפו להורים ערבים-נוצרים. בעלת תואר שני בעבודה סוציאלית באוניברסיטת תל אביב. בשנת 1997 מונתה כמנהלת היחידה הארצית למעמד האישה במרכז השלטון המקומי. ב-2002 נבחרה כסגנית יו"ר נעמת ישראל לנושא דו-קיום.
חילו נבחרה לראשונה לכנסת ב-2006. כחברת כנסת כיהנה כיושבת ראש ועדה לזכויות הילד והייתה חברה בוועדת הכנסת, הפנים והגנת הסביבה, הוועדה לקידום מעמד האישה, ועדה מיוחדת לבעיית העובדים הזרים, ועדה לפניות הציבור ורכזת סיעתית בוועדת העבודה, הרווחה והבריאות ובנוסף חברה בוועדת משנה למאבק בסחר בנשים.
כיום משמשת חילו חברה בחבר הנאמנים של המכללה האקדמית בית ברל בעמותת ערן ועוסקת בתכנון פרויקטים חברתיים וייעוץ.