Актриса.
Играла в Центральном театре Советской Армии (1967-1970) - «Два товарища», «Дядя Ваня» и др.; Академическом театре имени Вл. Маяковского (1970-1972) - «Перед заходом солнца», «Три минуты Мартина Гроу», «Дядюшкин сон» и др.; Малом академическом театре (1972-1991) - «Перед заходом солнца», «Господа Головлевы», «Любовь Яровая», «Фома Гордеев», «Холопы» и др. В основном играла в спектаклях, поставленных Леонидом Хейфицем.
В кино снималась мало, фильмы: «Школьный вальс» (1977), «Всем спасибо» (1981), «Второй раз в Крыму» (1984), «Соучастники» (1984), «То мужчина, то женщина» (1989), «Любовь» (1991) и др.
Заслуженная артистка России.
Скончалась Н.М. Вилькина 7 апреля 1991 года, похоронена в Москве на Пятницком кладбище (28 уч.).