De manera paral·lela als seus estudis en Economia a la Universitat d'Estocolm, Nina Stemme va seguir un curs de dos anys en l'Operastudio d'Estocolm. El seu debut a Cortona, Itàlia, el 1989, va fer-la decidir a seguir una carrera com a cantant professional; va completar els estudis en el National College of Opera d'Estocolm el 1994. A més de dos papers menors en l'òpera d'Estocolm, va cantar mentrestant els rols de Rosalinde (El ratpenat), Mimì (La Bohème), Euridice (Orfeu i Eurídice (1762)) i Diana (La fedeltà premiata) de Haydn.
Aclamada internacionalment en dos importants certàmens lírics (l'Operalia World Opera Competition de Plácido Domingo i el BBC Cardiff Singer of the World, tots dos el 1993), aquests van introduir a Stemme en el circuit de les joves promeses del cant mundial. Com a guanyadora, Domingo la va convidar a aparèixer amb ell en un concert a La Bastilla (1993). El mateix concert es va repetir l'1 de gener de 1994 a Múnic.