Issue d’une famille juive russe immigrée en Argentine, amatrice, dès son plus jeune âge, de cinéma et de littérature française, la jeune Nelly Kaplan arrive à Paris au début des années 1950 dans l’espoir de pouvoir y exercer ses deux passions. Munie d’une recommandation du directeur de la cinémathèque de Buenos Aires, elle rencontre Henri Langlois à la Cinémathèque française. Lors d’une réception, il lui présente Abel Gance dont elle devient l’assistante et avec qui elle entretiendra une longue et fidèle amitié tout au long de sa vie au point de lui consacrer deux documentaires.

Au début des années soixante, elle commence une double carrière d’écrivaine et de cinéaste.
Critique et cinéphile reconnue, elle participe à la création de la Semaine de la critique du Festival de Cannes en 1962, dont elle fera partie du comité jusqu’en 1968.
En 1964, sa rencontre avec le producteur Claude Makovski s’avère décisive : ils créent ensemble la société de production Cythère Films qui produira ses films, dont son moyen-métrage « Le Regard Picasso » qui obtient le Lion d’or du court-métrage à la Mostra de Venise en 1967. Son associé et compagnon la pousse par la suite à réaliser son premier long-métrage de fiction, véritable brûlot libertaire et contestataire : « La Fiancée du pirate », sélectionné à la Mostra en 1969 et devenu culte aujourd’hui, avec une Bernadette Lafont qui crève l’écran dans ce rôle de femme libre et déterminée.
Nelly Kaplan poursuivra dans cette veine satirique et iconoclaste avec quelques autres films de fiction dans les années 1970 et 1980 tels « Papa les p’tits bateaux » ou « Charles et Lucie ». Tout en continuant à écrire des essais ou des scénarios pour la télévision, elle réalise son dernier long-métrage en 1991, « Plaisir d’amour ».
Elle est faite Chevalier de la légion d’honneur en 1996 et s’éteint en 2020, à Genève où elle avait suivi son compagnon.