Народилася 9 квітня 1948 року в м. Волгоград. Після закінчення Вінницького державного педагогічного інституту ім. М. Островського (1970) працювала вихователем, учителем, організатором позакласної та позашкільної роботи Вінницької школи-інтернату. У віці 28 років призначена директором СВШ № 24 м. Вінниця, де впроваджувала нову систему навчання з метою підвищення якості навчання робітничої молоді. У 80-ті роки - голова Замостянської жіночої ради, представляла інтереси жінок, дітей у міських та обласних відомствах. З 1982 року директор Вінницького гуманітарно-естетичного коледжу № 29. Під керівництвом Н.В. Василенко заклад став школою нового типу, одним з найкращих навчальних закладів міста.
З 1993 по 1994 рік депутат міської ради, секретар комісії з питань гласності та соціальної справедливості. З 1998 по 2002 рік депутат міської ради, заступник голови комісії з питань соціального захисту населення, материнства та дитинства. З 2005 року заступник директора з наукової роботи Вінницького обласного інституту післядипломної освіти педагогічних працівників.
Захистила дисертацію з теми «Підготовка керівників загальноосвітніх навчальних закладів до інноваційної діяльності» (2007).
Відмінник народної освіти УРСР (1978). Заслужений вчитель України (2000).
Автор низки педагогічних праць, зокрема:
- «Особистісно орієнтоване навчання та освітні технології в системі педагогічних інновацій» (2002);
- «Педагогічні основи змісту і структури інноваційної діяльності директора школи» (2005);
- «Система підготовки керівників загальноосвітніх навчальних закладів до інноваційної діяльності в інституті післядипломної педагогічної освіти» (2007);
- «Інноваційна управлінська діяльність керівників ЗНЗ в теорії та практиці» (2007).