Nettie Maria Stevens nació el 7 de julio de 1861 en la localidad norteamericana de Cavendish, en Vermont. Sus padres, Julia Adams y Efraïm Stevens tenían dos hijos que fallecieron antes de que Nettie naciera. Tras ella, llegó Emma. Nettie era una niña de apenas cuatro años cuando su madre fallecía en 1865. Poco tiempo después, su padre volvió a casarse y la familia se trasladó a vivir a Westford. Efraïm era un humilde carpintero que, a pesar de su situación económica, trabajó duro para que sus dos hijas pudieran recibir una buena educación. Y tanto Nettie como Emma aprovecharon la oportunidad.
Pero el sueño de Nettie, estudiar en la universidad, estaba muy lejos. Para conseguirlo, trabajó durante años como profesora y bibliotecaria hasta poder ahorrar el dinero suficiente. En 1896, cuando ya tenía treinta y cinco años, Nettie se matriculó en la Universidad de Stanford. Con el cambio de siglo ya se había licenciado y redactado su tesis doctoral. Nettie continuó sus estudios en el Bryn Mawr College, una universidad femenina de Filadelfia y viajó a Europa para ampliar sus conocimientos en Alemania e Italia. En Filadelfia, Nettie entró en contacto con dos destacados biólogos, Edmund B. Wilson y Thomas H. Morgan con quienes trabajó.
Los intereses científicos de Nettie Stevens fueron enfocándose en el estudio de la herencia genética. En aquellos años en los que aún se desconocía cómo un ser vivo veía determinado su sexo en el momento de su concepción, Nettie inició una exhaustiva investigación con distintos tipos de insectos que la llevarían a concluir que existían dos tipos de cromosomas, el X y el Y que definían el sexo femenino y el masculino.
Sus conclusiones fueron publicadas en 1905 en un estudio que llevaba por título Studies in spermatogenesis with special reference to the “accessory Chromosome”. Por desgracia, casi de manera simultánea, su colega Edmund B. Wilson, llegó por sí mismo a la misma conclusión. A pesar de que Wilson especificó en la Revista Science que sus conclusiones coincidían con las de su colega Steven, dando a entender que conocía el estudio de su compañera, durante mucho tiempo, fue él quien se llevó mayor reconocimiento.