בוקסר נולדה כברברה לוי בברוקלין, ניו יורק, למשפחה יהודית. הוריה הם איירה לוי וסופי לבית סילברשיין. למדה בבתי ספר ציבוריים, וסיימה את תיכון וינגייט ב-1958. בשנת 1962 סיימה תואר בכלכלה בברוקלין קולג' ובאותה שנה נישאה לסטיוארט בוקסר.
בשלוש השנים הראשונות לאחר סיום לימודיה עבדה בוקסר כברוקרית בבורסה. בעלה למד באותה תקופה משפטים, בסיומם עברו לגרינברה שבמחוז מרין בקליפורניה ושם נולדו שני ילדיהם. בוקסר עבדה במהלך שנות השבעים כעיתונאית ב"פסיפיק סאן" וכעוזרת פרלמנטרית בקונגרס.
פעילותה הפוליטית החלה, לדבריה, כאשר התמודדה במקומו של בעלה למועצת מחוז מרין (המחוז מצפון לסן פרנסיסקו). סטיוארט חשש שהמירוץ, בשנת 1972, יפגע בעבודתו המשפטית. היא הפסידה אך בשנת 1976 נבחרה בוקסר למועצה וכיהנה בה שש שנים בחלקן שימשה כנשיאת המועצה והייתה לאישה הראשונה בתפקיד זה.
בוקסר התמודדה בשנת 1982 נגד לואיס רן והביסה אותו בבחירות לבית הנבחרים של ארצות הברית. לאחר מכן, בשנת 1992, התמודדה מול ברוס הרשנשון, פרשן טלוויזיוני שמרני, וניצחה אותו בבחירות לסנאט. במהלך כהונתה בסנאט הייתה חברה בוועדות רבות בהן ועדת המסחר, המדע והתחבורה.
בוקסר נמנית עם חברי קונגרס התומכים בהרחבת מחקר רפואי, בין היתר התמקדה באיידס ושחפת, והייתה שותפה לכתיבת חוק זכויות החולה בשנת 1997. בנוסף, בניגוד לעמדות השמרנים, היא תומכת במחקר בתא גזע עובריים. הייתה פעילה בכתיבת חוקים בנושא של חינוך וכלכלה. התנגדה להוספת קידוחי הנפט בשמורת הטבע באלסקה והייתה פעילה ביוזמות סביבתיות נוספות. היא כיהנה כיושבת הראש של ועדת הסביבה והעבודות הציבוריות.
בוקסר חיברה את החוק לחופש הבחירה להפלה מלאכותית בשנת 2004 וכן יזמה חוק לתכנון המשפחה בשנת 2005, המכוון לשפר גישה של נשים לטיפול רפואי.
ב-1997 הסנאט העביר הצעת חוק הצהרתית של בוקסר הקוראת לארצות הברית שלא להכיר בטליבאן כממשלה הרשמית של אפגניסטן בשל הפרותיהם בזכויות אדם כנגד נשים. באוקטובר 2001, בוקסר הייתה מיוזמות הצעת חוק הצהרתית הקוראת להכללת נשים בממשלה הזמנית של אפגניסטן.
ב-2002 בוקסר הצביעה נגד הפלישה של ארצות הברית לעיראק. כמו כן, יזמה חוק לסנקציות נגד מבצעי פשעים נגד האנושות בדארפור. בוקסר היא יהודייה שאוהדת את ישראל. בשנת 1995 הציעה להעביר את השגרירות האמריקאית מתל אביב לירושלים. בשנת 2003 השתתפה ביוזמת בית הנבחרים שקראה למנהיגים הפלסטינים לחדול מעידוד הטרור ולחדש את תהליך השלום במזרח התיכון. כמו כן, הייתה שותפה להטלת הסנקציות על סוריה.
פעילות מחוץ לפוליטיקה
בוקסר ביצעה כמה הופעות בדמות של עצמה במספר תוכניות טלוויזיוניות עטורות פרסים, בהן "מרפי בראון" (1994), "בנות גילמור" (2002) ו"תרגיע" (2007). כמו כן, כתבה שני ספרים ב-2005 ו-2009.
חיים אישיים
ב-1962 התחתנה עם סטיוארט בוקסר ולזוג נולדו בן ובת. ב-2006 הזוג עבר להתגורר ברנצ'ו מיראז' ובהמשך עבר לגור באוקלנד.
בשנת 1994, ביתה, ניקול התחתנה עם טוני רודהם, אחיה הצעיר של הילרי קלינטון בטקס שהתקיים בבית הלבן. זאת הייתה החתונה הראשונה מאז מ-1971, חתונתה של טריקסי, ביתו של ריצ'רד ניקסון. לזוג בן, נכד לברברה.
