Галина Волянская родилась в деревне Усманка (ныне это Мариинский район Кемеровской области) 5 (18) февраля 1911 года (по другим данным — 4 марта 1911) в семье учительницы и юриста Евгения Ивановича Волянского. В 1930 году окончила школу.
В 1930—1935 годах училась в медицинском институте в Горьком. В 1935—1939 годах была аспирантом, а потом ассистентом кафедры фармакологии того же института. В 1938—1942 годах работала преподавателем Горьковского медицинского техникума. В 1937 году её отец и муж были арестованы (впоследствии оба реабилитированы). В 1941—1945 годах писательница находилась в РККА, с июля 1942 работала врачом во фронтовом эвакопункте № 73 эвакогоспиталя № 6 Сталинградского фронта, с 1944 в Сталинградском эвакогоспитале № 56, затем в госпиталях Северного Кавказа. Во время эвакуации раненых из Сталинграда была контужена. В 1948—1950 годах работала корреспондентом «Литературной газеты» .
В 1945 году в журнале «Знамя» были опубликованы стихи Галины Николаевой. Затем там же был напечатан роман «Жатва» (1950), ставший основой фильма В. И. Пудовкина «Возвращение Василия Бортникова» (1952), о послевоенном восстановлении колхозного хозяйства, о людях северного села с их жизненными коллизиями.
В романе Галины Николаевой «Битва в пути» была создана широкая панорама общественной жизни в СССР 1950-х годов, ярко показаны межличностные отношения. В 1957 году режиссёром Владимиром Басовым был снят фильм «Битва в пути». Роман неоднократно ставился на сценах театров СССР: Театр имени Моссовета (1958), Московский художественный театр, Саратовский театр драмы (1959), Русский драматический театр Литвы (1960).
Скончалась Галина Евгеньевна Николаева 18 октября 1963 года в Москве, похоронена на Новодевичьем кладбище (участок № 8).