09.12.1983 Eskişehir doğumlu sporcu Ankara Atatürk Anadolu Lisesi'nden mezundur.

2006 yılında evlendiği Orkun Darnel'den, 2013 yılında boşanmıştır. Boşandığı eşinden Zeynep Penelope adında bir kız çocuğu vardır.

17 Haziran 2014'te sinema ve tiyatro oyuncusu Kamil Güler ile evlenmiştir.

Voleybola 1995 yılında Eskişehir DSİ’de başladı. 14 yaşında iken, ilk transferini yaptı ve Yeşilyurt Spor Kulübü’nde oynamaya başladı. Yeşilyurt’da 4 sene forma giydikten sonra 2002'de transfer olduğu Vakıfbank Güneş Sigorta'da oynarken yıldızı parladı. Bu kulüp altında 2 şampiyonluk, 1 Top Teams Cup kazandıktan ve 2006 yılında Cannes’da düzenlenen Indesit Şampiyonlar Ligi Final Four’unda forma giydi.

2006-2007 sezonunda İspanya’nin Spar Tenerife Marichal takımıyla 4 senelik anlaşma imzaladı.

Spar Tenerife takımıyla yaptığı 4 senelik anlaşma sonrasında, bu kulüp takımıyla çıktığı ilk maçta 34 sayı ile oynamasından sonra, Spar Tenerife takımının taraftarları Neslihan'a; "Demir Yumruk" lakabını takmışlardır. Dünyada Neslihan için kullanılan bazı lakaplar ise şöyledir: " Voleybolun Messi'si, Demir Lady, Çekiç..." Türkiye'de ise Neslihan'a "Türk Voleybolunun Demir Lady'si" denir.

Neslihan Demir, 2008-2010 yılları arasında eski takımı olan Vakıfbank Güneş Sigorta takımında forma giydikten sonra, 2010-11 sezonu için Eczacıbaşı Spor Kulübü ile anlaşmaya vardı ve 7 sezon forma giydi. 2017 yılında Galatasaray ile sözleşme imzalamıştır.

Millî formayı ilk olarak Genç Millî Takım’da giydi. İlerleyen yıllarda başarılı oyunuyla A Millî Takım’ın değişmez ismi oldu. İlk A Millî takım formasını 16 yaşında giydi. Türkiye'nin katıldığı tüm şampiyonalarda, Neslihan smaçları ile millî takıma sayılar kazandırdı. Sağ kolunu neredeyse hiç kullanmadığı halde güçlü hücum oyunuyla Millî Takım’ı pek çok maçta sırtladı.

Millî takımlar düzeyinde Dünya Şampiyonası'nda 2 sene art arda en skorer oyuncu ünvanını kazanan tek oyuncudur. 2006 Dünya Şampiyonası'nda 225, 2010 dünya Şampiyonası'nda 251 sayıyla en skorer oyuncu ödülünü almıştır.