Она была включена в список лучших актрис ХХ века, составленный британским справочником Who is Who. Удостоена звания народной артистки СССР, Государственной премии РСФСР, кавалер ордена «За заслуги перед Отечеством».
Существование Мордюковой в кино триумфально и катастрофично с первой же роли, которая сделала ее знаменитой еще со студенческой скамьи актерской мастерской О. Пыжовой и Б. Бибикова во ВГИКе. В Ульяне Громовой из «Молодой гвардии» Сергея Герасимова отчетливо просматривается нечто, отделяющее героиню Мордюковой от прочих персонажей фильма — отстраненность от быта, интуитивное знание своей будущей мученической судьбы и всецелая готовность к ней, сказывающиеся прежде всего в некой торжественной, трагедийной замедленности ритма роли. В этом вся Нонна Мордюкова. Она основательна. К ней на козе не подъедешь. Даже в эпизодической роли ухитряется сообщить глубину вечности и масштаб Вселенной. Ее кубанские корни уходят куда-то в античность. Она восхищала и пугала, как любое мощное природное явление. Актриса гениальная, другой такой нет.
Мордюкову можно смотреть бесконечно, как шторм на море. Она величественна, даже когда играет смешное. Ее купчиха Белотелова в «Женитьбе Бальзаминова» похожа на тряпичную бабу с чайника, которую распирает от желания, и она утробно клокочет от перегрева. Ее управдом в «Бриллиантовой руке» непробиваема, как крепость, и если соображает, то мы слышим скрип шестеренок.
Роль Вавиловой в картине Александра Аскольдова «Комиссар» принесла Мордюковой мировую славу спустя 20 лет после завершения съемок фильма, не разрешенного к показу в СССР до «перестройки».
Актриса неожиданно предстала в весьма неоднозначном образе женщины-комиссара Вавиловой, почти утратившей за годы Гражданской войны свою женскую сущность и вновь обретшей ее в материнстве. Режиссер тонко использовал присущее актрисе парадоксальное сочетание недюжинной силы и мягкой женственности.
С середины 1960-х годов Мордюкова начала появляться на экране не только в больших драматических ролях, но и в небольших комических, упрочивших ее реноме всенародно любимой актрисы. Так, у Георгия Данелии она сыграла чиновницу Пристяжнюк в картине «Тридцать три», а у Леонида Гайдая — активистку Плющ в «Бриллиантовой руке». В 1970-х -1980-х годах Мордюкова появлялась на экране реже, чем в предыдущие десятилетия. Среди самых запоминающихся ее работ этого времени — роли в фильмах «Лев Гурыч Синичкин» Александра Белинского и «Родня».
В 1990-х актриса практически не снималась, но в 1999 году согласилась сыграть у Дениса Евстигнеева главную роль в картине «Мама». По словам режиссера, «этот проект был сразу ориентирован на нее. Она даже принимала участие и в поиске денег для фильма, и в доводке сценария».
В 1997 году Мордюкова опубликовала воспоминания под заглавием «Записки актрисы», позже переработанные в книгу воспоминаний «Не плачь, казачка».
За писаного красавца-мужчину Вячеслава Тихонова она вышла замуж будучи студенткой. Вскоре родился сын, назвали Владимиром. Супружеская пара Тихонов-Мордюкова просуществовала недолго. Тихонова раздражало безграничное простодушие жены, чересчур прямолинейный характер, ее шумные деревенские родственники, приезжавшие скопом и надолго. Он стеснялся ее звонкого голоса, когда она при людях пела свои любимые песни, частушки. Нонну, в свою очередь, бесила его сдержанность, скрытность, холодность в отношениях. Одним словом, не сошлись характерами. Сын пошел по стопам родителей.
Но актерская судьба Тихонова-младшего не сложилась. Разве что роль в популярном фильме конца 70-х годов «Русское поле», где Володя в первый и в последний раз снялся в паре со своей мамой, можно назвать удачной. Вскоре Мордюкова потеряла сына.