Родилась в семье известного советского юриста Я. М. Магазинера.
В 1937 году окончила Ленинградский государственный университет по курсу двух отделений — лингвистического и литературного. Ученица М. П. Алексеева и В. М. Жирмунского. В 1936 году вышла замуж за востоковеда И. М. Дьяконова. В 1943 году в эвакуации, в городе Кыштым, защитила кандидатскую диссертацию «Китс и поэты Возрождения». С 1944 года — доцент, затем профессор кафедры истории зарубежных литератур филологического факультета ЛГУ. В 1966 году защитила докторскую диссертацию «Лондонские романтики и проблемы английского романтизма», посвященную творчеству Хэзлитта, Ч. Лэма, Ли Ханта и других «лондонцев». Многолетняя дружба связывала Н. Я. Дьяконову с Е. Г. Эткиндом и Ф. А. Вигдоровой. С 1985 года преподает в Ленинградском государственном педагогическом институте имени Герцена.
Автор значительных работ о творчестве Шекспира, Шелли, Байрона, Китса, Диккенса, Стивенсона, Шоу, Хаксли.
К преподавательскому труду Н. Я. Дьяконова приобщилась еще в пору студенчества: в 1934 году она начала вести английский язык у студентов-востоковедов.
Сама она вспоминала об этом так:
С тех пор ее педагогический стаж не прерывался ни на один год. Среди учеников Н. Я. Дьяконовой — десятки кандидатов и докторов наук, опытных преподавателей вузов и переводчиков художественной литературы (Г. С. Усова, Г. В. Яковлева, В. Е. Ветловская, И. Б. Комарова, А. А. Чамеев, C.Л.Сухарев и др.).
Н. Я. Дьяконова редактировала переводы произведений Байрона, Лэма, Китса, Филдинга, Радклиф, Де Квинси, Хэзлитта, была составителем ряда изданий английской классической литературы (Киплинг, Хаксли, Лоуренс). Две книги о Байроне (Байрон в годы изгнания, 1974; Лирическая поэзия Байрона, 1975) возникли из длительного и тщательного (более двух лет) редактирования перевода поэмы «Дон Жуан», выполненного Татьяной Григорьевной Гнедич.