Burstein studeerde film aan NYU’s Tisch School of the Arts.
In 1997 werkte ze samen met Brett Morgen aan haar eerste film. Ze produceerde en regisseerde On the Ropes, een low-budget documentaire die de lotgevallen volgt van drie jonge boksers en hun trainer. De film, voornamelijk opgenomen op BetaSP, werd genomineerd voor een Oscar voor Beste Documentaire (speelfilmlengte), won de Speciale Juryprijs voor Documentaire op Sundance en won de prijs van de Directors Guild of America voor Outstanding Directorial Achievement in Documentary. De film won ook de International Documentary Association’s Feature Documentary award, een Silver Spire op het San Francisco International Film Festival, het Urbanworld Film Festival Best Documentary, en de Land Grant Award op het Taos Talking Picture Festival. De film werd ook genomineerd voor een Independent Spirit Award (“Truer than Fiction” award).
In 1998 schreef ze samen met Nancy Tong het script voor Tong’s nuchtere documentaire In the Name of the Emperor over de massamoord op meer dan 300.000 Chinese burgers door de Japanners in de Rape of Nanjing in 1937.
In 2002 werkten zij en Morgen opnieuw samen voor de Robert Evans biografie The Kid Stays in the Picture. De film werd zeer positief ontvangen en won de International Press Academy en de Boston Society of Film Critics award voor Beste Documentaire. De film werd ook genomineerd voor Beste Documentaire door de Chicago, Online, Phoenix en Broadcast Film Critics.
In 2004 produceerde ze samen met Jordan Roberts een documentair televisieprogramma Film School voor IFC, waarin ze vier filmstudenten volgt aan hun alma mater, Tisch. In 2007 was Burstein uitvoerend producent en schrijver van de VH1 Rock Doc NY77: The Coolest Year In Hell, waarin de opkomst van hiphop, punk, disco en graffiti in New York City in 1977 wordt getoond. Ook produceerde ze de doc American Shopper.
Haar documentaire American Teen werd genomineerd voor de Grand Jury Prize for Documentary op het Sundance Film Festival 2008. Voor het project woonde ze 10 maanden in het kleine stadje Warsaw, Indiana, waar ze dagelijks filmde. Ze eindigde met 1000 uur filmmateriaal, waarvan de montage een jaar duurde.
Nanette is getrouwd en moeder van een dochter. Ze woont in New York en is mede-eigenaar van een bar in Manhattan, The Half-King, met haar man, Scott Anderson, en Sebastian Junger.