В 1936 году, по завершении учёбы в средней школе города Сталино (ныне Донецк, Украина) поступила в аэроклуб, который окончила в 1937 году, и была оставлена в нём для дальнейшего обучения на инструктора.
В 1939 году, приехала в Москву с тем, чтобы стать военным лётчиком, где познакомилась с лётчицей Героем Советского Союза Полиной Осипенко, которая посодействовала тому, чтобы Надежду Попову направили в Херсонскую авиационную школу ОСОАВИАХИМа. Окончив которую, в 1940 году продолжила обучение в Донецком военном авиационном училище и получила диплом лётчика-штурмана. Проходя службу в качестве инструктора аэроклуба подготовила 2 группы лётчиков — по 15 человек.
С началом Великой Отечественной войны инструктор первичного обучения военного авиационного училища Надежда Попова эвакуировалась с учебным заведением в город КаттакурганСамаркандской областиУзбекистана, где готовила лётчиков-истребителей для фронтовой авиации, и писала рапорты об отправке на фронт.
Узнав, что в Москве формируется женская авиационная часть, она послала телеграмму в Центральный Комитет Всесоюзного Ленинского Коммунистического Союза Молодёжи. Её вызвали в столицу, приняв в «группу 122», которую набирала Герой Советского Союза Марина Раскова. Из Москвы девушек направили в город ЭнгельсСаратовской области, где Раскова формировала три женских авиаполка: истребительный, пикирующих бомбардировщиков и ночных бомбардировщиков. Надежда Попова попросилась в полк легкомоторных ночных бомбардировщиков.
В период боёв на Северном Кавказе звено Поповой вылетало на боевые задания по нескольку раз за ночь. Мастерски маневрируя, уходили от прожекторов и зениток, бомбили переправы на Тереке и Сунже. За образцовое выполнение заданий лейтенант Попова была награждена первым орденом Красного Знамени.
Женские экипажи ночных бомбардировщиков По-2, противник называл «ночными ведьмами» (нем.Nachthexen). Отмечая боевые заслуги советских лётчиц, зимой 1943 года, в разгар боёв на Кубани, 588-му полку было присвоено звание гвардейского.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 23 февраля1945 года заместителю командира эскадрильи гвардии старшему лейтенанту Поповой Надежде (Анастасии) Васильевне «за образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецкими захватчиками и проявленные при этом отвагу и геройство» было присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда» (№ 4858)[4][К 3]. Тем же указом звание Героя Советского Союза было присвоено и её будущему мужу — гвардии старшему лейтенанту Харламову Семёну Ильичу[6].
В общей сложности за годы Великой Отечественной войны совершила 852 боевых вылета. По окончании войны вышла замуж за Героя Советского Союза лётчика-истребителя С. И. Харламова, и до 1952 года проходила службу в Вооружённых Силах СССР, уволившись в запас в звании майора.
Почётный гражданин города Донецка, заслуженный работник культуры РСФСР, член президиума Совета по взаимодействию с общественными объединениями ветеранов при Президенте РФ, с 1975 года бессменно возглавляла общественную комиссию по работе среди молодёжи при Российском комитете ветеранов войны и военной службы, член бюро комитета, член президиума советского комитета ветеранов войны, председатель комиссии по связям со школами и школьными организациями.
Много лет избиралась в местные органы власти, избиралась депутатом Верховного Совета СССР 8-го созыва (1970—1974), народным депутатом СССР (1989—1991).
Проживала в Москве. Скончалась 6 июля 2013 года[7]. Надежда Попова похоронена на Новодевичьем кладбище, рядом с могилой мужа (11 участок).
Орден Почёта (4 мая2000 года) — за многолетнюю плодотворную работу по социальной защите ветеранов, патриотическому воспитанию молодёжи и укреплению дружбы между народами[8];
Орден Дружбы (1 апреля1995 года) — за многолетнюю плодотворную работу по патриотическому воспитанию молодёжи, социальной защите ветеранов и укреплению дружбы между народами[9];
Орден «За заслуги» III степени (15 августа2001 года, Украина) — за весомый личный вклад в подъём международного авторитета Украины, укрепление сотрудничества и дружественных связей с исторической Родиной и по случаю 10-й годовщины независимости Украины[10]
Благодарность Президента Российской Федерации (14 августа1995 года) — за активное участие в подготовке и проведении празднования 50-летия Победы в Великой Отечественной войне 1941—1945 годов[13];
7 мая 2021 года в почтовое обращение вышла марка, посвящённая Героям Советского Союза супругам С. И. Харламову и Н. В. Поповой в честь 100-летия со дня рождения, конверты первого дня, а также штемпели специального гашения для Москвы, Санкт-Петербурга, Саратова, Калуги, Волгограда и Орла.
↑Ныне находится в черте посёлка городского типа Долгое[2].
↑В наградном листе, подписанном командиром полка 18 ноября 1944 года, говорилось: «Гвардии старший лейтенант Попова <…> за период боевых действий произвела 737 боевых самолетовылетов ночью на самолете ПО-2. Боевой налет 1025 часов. Имеет общий налет 2141 час. Сброшено по уничтожению живой силы и укреплениям противника 96,5 тонн бомбового груза. В результате точных бомбовых ударов в стане врага вызвано 148 очагов пожара и 95 сильных взрывов. Уничтожено и повреждено 3 переправы противника, 1 железнодорожный эшелон, 1 артбатарея, 2 прожектора. Разбросано на территорию противника 600 тысяч листовок»[5].
Селищев И.Осуществлённая мечта // Героини: очерки о женщинах — Героях Советского Союза / ред.-сост. Л. Ф. Торопов; предисл. Е. Кононенко. — Вып. 2. — М.: Политиздат, 1969. — 463 с.
Мусатова Л. А. Я, Надя Попова из Донбасса: Роман-хроника. — Донецк. — 2010. — 348 с.
В 1985 году известный художник Сергей Бочаров написал с натуры большое полотно «Групповой портрет летчиц — Героев Советского Союза 46-го гвардейского ночного бомбардировочного авиационного Таманского Краснознамённого и ордена Суворова полка. Ночные ведьмы», холст, масло 200х250 см. На картине Попова Н. В. слева направо сидит первая. Картина находится в собрании Музея авиации и космонавтики в Москве. http://www.botcharov.ru/Архивная копия от 3 мая 2020 на Wayback Machine