Nasceu em Cedro (Distrito de Paraopeba), hoje Caetanópolis, onde viveu até aos 16 anos. Era a caçula dos sete filhos do casal Manuel Ferreira de Araújo e Amélia Gonçalves Nunes. O pai tinha o ofício de serrador (marceneiro) na fábrica de tecidos Cedro & Cachoeira, e era conhecido como Mané Serrador, violeiro e participante das festas de Folia de Reis.
Em 1944, ficou órfã de pai e pouco depois, órfã de mãe, sendo criada por sua irmã Dindinha (Maria Gonçalves) e o irmão José, conhecido como Zé Chilau. Cresceu ouvindo Carmem Costa, Ângela Maria e, principalmente, segundo as suas próprias palavras, Elizeth Cardoso e Dalva de Oliveira, das quais sempre teve muita influência, mantendo, no entanto, estilo próprio.
Em 1966 interpretava “Amor quando é amor” (Niquinho e Othon Russo) no filme “Na onda do iê-iê-iê”, do diretor Aurélio Teixeira, o que marcaria o início de seu relacionamento com à Jovem Guarda, pois o filme era recheado de números musicais com o pessoal do movimento, destacando-se o cantor Paulo Sérgio, Ed Lincoln, Wanderley Cardoso, Os Vips, Sílvio César, Rosemary, The Fevers, Renato e Seus Blue Caps. No ano seguinte a cantora voltou às telas do cinema, desta vez interpretando a marcha “Carnaval na onda”, de José Messias, no filme “Carnaval Barra Limpa”, de J.B Tanko.
No filme participaram João Roberto Kelly, Emilinha Borba, Ângela Maria, Altemar Dutra, Marlene e Dircinha Batista. Contratada pela gravadora Odeon, a primeira e a única de sua vida, gravou o primeiro LP, “A voz adorável de Clara Nunes”. No disco interpretou boleros, sambas-canções e a canção “Adeus Rio”, de autoria de J. Júnior.
No ano de 1968, gravou o segundo disco, “Você passa eu acho graça”, título retirado da música homônima de Ataulfo Alves e Carlos Imperial, sendo este seu primeiro sucesso, fixando sua presença no samba. No ano seguinte, lançou “A beleza que canta”, disco no qual interpretava “Casinha pequena”, música de domínio público. Neste mesmo ano, com a música “Ave Maria do retirante” (Alcyvando Luz e Carlos Coqueijo), classificou-se em 8º lugar no “IV Festival Internacional da Canção Popular”, sendo lançado nesse mesmo ano o disco homônino.
Fez a sua última atuação em cinema, quando interpretou “Não consigo te esquecer”, de Elizabeth, no filme “Jovens Pra Frente”, de Alcino Diniz, estrelado por Rosemary, Jair Rodrigues e Oscarito. Após essa gravação parou de flertar com o movimento da Jovem Guarda e passou a cantar samba por influência de Ataulpho Alves e Adelzon Alves.
Ao que se sabe compôs uma única música em parceria com Maurício Tapajós e Paulo César Pinheiro “A flor da pele”, que integrou o LP “As forças da natureza”.
Em 1969 a cantora ganhou o primeiro lugar no “I Festival da Canção Jovem de Três Rios” com a música “Pra que obedecer” (Paulinho da Viola e Luís Sérgio Bilheri) e ainda classificou-se em terceiro lugar com a composição “Encontro”, de Elton Medeiros e Luís Sérgio Bilheri.
Pesquisou a música popular brasileira, seus ritmos e seu folclore. Viajou várias vezes para a África, representando o Brasil. Conhecedora das danças e das tradições afro-brasileiras, converteu-se ao candomblé.
Foi uma das cantoras que mais gravou os compositores da Portela, escola para a qual torcia. Fundou com o marido, o poeta e letrista Paulo César Pinheiro, o Teatro Clara Nunes, no Shopping da Gávea, no Rio de Janeiro.
Clara Nunes faleceu no Sábado de Aleluia do ano de 1983, após uma cirurgia, aparentemente banal, depois de 28 dias no CTI. Seu corpo foi velado por mais de 50 mil pessoas na quadra da escola de samba Portela. O enterro, no dia dois de maio no cemitério São João Batista, foi acompanhado por uma multidão de fãs e amigos. Em sua homenagem, a rua em Madureira onde fica a sede da Portela, sua escola de coração, recebeu seu nome.
Salve Clara Nunes, a princesa do samba!