তিনি ১৯৩৭ সালে খুলনা করনেশন গার্লস স্কুল থেকে ১৯৩৯ সালে কলকাতায় ভিক্টোরিয়া ইনস্টিটিউশন থেকে যথাক্রমে স্কুল লেভেল ও ইন্টার লেভেল পরীক্ষায় উত্তীর্ণ হন। পরবর্তীতে স্কটিশ চার্চ কলেজ থেকে কলা ও শিক্ষার উপরে স্নাতক ডিগ্রি অর্জন করেন, পরবর্তীতে ১৯৪৩ সালে কলকাতা বিশ্ববিদ্যালয় থেকে বাংলা সাহিত্যের এমএ ডিগ্রি লাভ করেন। তিনি ১৯৫৯ সালে ঢাকা বিশ্ববিদ্যালয় হতে বাংলা সাহিত্যে ডক্টরেটও অর্জন করেন।

বাংলা একাডেমির অবৈতনিক মহাপরিচালক এবং ঢাবির রোকেয়া হলের প্রাধ্যক্ষও ছিলেন নীলিমা ইব্রাহিম। শিক্ষকতার পাশাপাশি তিনি বহু বই লিখেছেন। তিনি বাংলা একাডেমির চেয়ারপারসন হিসেবে এবং বিশ্ব নারী ফেডারেশনের দক্ষিণ এশীয় অঞ্চলের ভাইস চেয়ারপারসনের দায়িত্ব পালন করেন।

উপন্যাস
• বিশ শতকের মেয়ে ১৯৫৮
• এক পথ দুই বাক ১৯৫৮
• কেয়াবন সঞ্চারিনী ১৯৫৮
• বহ্নিবলয় ১৯৮৫

নাটক
• দুইয়ে দুইয়ে চার ১৯৬৪
• যে অরণ্যে আলো নেই ১৯৭৪
• রোদজ্বলা বিকেল ১৯৭৪
• সূর্যাস্তের পর
• নব মেঘদূত
• রমনা পার্কে

প্রবন্ধ
• আমি বীরাঙ্গনা বলছি
• শরৎ প্রতিভা

উল্লেখ্য, নীলিমা ইব্রাহিম একুশে পদক, বাংলা একাডেমি পুরস্কার, মাইকেল মধুসূদন পুরস্কার, লেখিকা সংঘ পুরস্কারসহ বহু পুরস্কারে ভূষিত হয়েছেন। ২০০২ সালের ১৮ই জুন তিনি মারা যান।