Nightingale az olaszországi Firenzében született gazdag angol szülők gyermekeként. Otthon tanult, és korán érdeklődött a matematika és a természettudományok iránt. 1850-ben Németországba utazott, hogy megismerje az evangélikus diakonissza mozgalmat, amely betegek és szegények ápolását biztosította. Nightingale-t a diakonisszák inspirálták, és úgy döntött, hogy maga is ápolónő lesz.
1854-ben Nightingale a Krím-félszigetre utazott, hogy gondoskodjon a krími háborúban megsebesült brit katonákról. Elképesztőnek találta a kórházi körülményeket, sok katona halt meg megelőzhető fertőzésekben. Nightingale számos reformot hajtott végre, amelyek drámaian javították a katonák egészségi állapotát és túlélési arányát. Emellett kiképzett egy ápolócsapatot, akik segítettek neki a sebesültek ellátásában.
A háború után Nightingale visszatért Angliába, és tovább dolgozott az ápolói oktatás és gyakorlat javításán. Számos könyvet és cikket publikált az ápolásról, és segített a Nightingale School of Nursing megalapításában a londoni St. Thomas kórházban. Nightingale az angliai higiénia és közegészségügy javításán is dolgozott, és az ő nevéhez fűződik a kolera és más fertőző betegségek előfordulásának csökkentése.
Nightingale munkája mély hatást gyakorolt az ápolás területére. A modern ápolás megalapozójaként tartják számon, elveit és gyakorlatát ma is alkalmazzák az ápolók.