Nele Mueller-Stöfen wurde am 7. Mai 1967 in Hamburg geboren. Nach Schulbesuch und Abitur studierte sie Schauspiel an der Hochschule für Musik und darstellende Kunst in Graz, und erhielt nach Abschluss ihrer Ausbildung erste Bühnenengagements in Münster und Düsseldorf. 1993 wurde Mueller-Stöfen mit dem Nordrhein-Westfälischen Nachwuchsdarstellerpreis ausgezeichnet; zu ihren weiteren Theaterstationen zählen u.a. Kampnagel in Hamburg und das Renaissancetheater in Berlin.

Ab 1992 trat Nele Mueller-Stöfen auch in Fernseh- und Kinoproduktionen auf. Erste Rollen in Rainer Kaufmanns "Einer meiner ältesten Freunde" (1994), Sönke Wortmanns Komödie "Das Superweib" (1996) und der Satire "Peanuts – Die Bank zahlt alles" (1996) etablierten sie als ebenso vielseitige wie gefragte Darstellerin. Auf TV-Hauptrollen in Roland Suso Richters "Buddies" (1996) und Christian Petzolds "Die Beischlafdiebin" (1998) folgten Parts in "Gierig" (1999) und "Frau2 sucht Happy End" (2000). Eine regelmäßige Zusammenarbeit entwickelte sich zudem mit Regisseur Lars Kraume, der Mueller-Stöfen u.a. in "Dunckel" (1998), "Viktor Vogel – Commercial Man" (2001), "Guten Morgen, Herr Grothe" (2007) und "Familienfest" (2015) inszenierte.

Neben ihrer erfolgreichen Schauspielkarriere konnte sich Nele Mueller-Stöfen auch als Skriptautorin profilieren. Gemeinsam mit ihrem Mann, dem Regisseur Edward Berger, schrieb sie das Drehbuch zu "Jack" (2014), einem vieldiskutierten Drama über zwei minderjährige Brüder, die auf der Suche nach ihrer Mutter die Großstadt durchstreifen. "Jack" feierte seine Premiere im Wettbewerb der Berlinale, und 2015 wurden Berger und Mueller-Stöfen für den Deutschen Filmpreis in der Kategorie Bestes Drehbuch nominiert. Das Werk gewann in der Kategorie Bester Film den Deutschen Filmpreis in Silber.

Als Schauspielerin sah man Mueller-Stöfen in einer Hauptrolle der TV-Tragikomödie "Besser spät als nie" (2015), über eine Familie, die an einer räumlichen Trennung beinahe zerbricht. Außerdem hatte sie Gastrollen in mehreren Serien, darunter "Der Bergdoktor" (2017) und "Die Spezialisten - Im Namen der Opfer" (2017).

Gemeinsam mit Edward Berger schrieb sie das Drehbuch zu "All My Loving" (2019), über drei ungleiche Geschwister, die an einen Wendepunkt ihres Lebens kommen. Der Film, in dem Mueller-Stöfen auch eine Hauptrolle übernahm, feierte wie schon "Jack" im Wettbewerb der Berlinale Premiere.