Nithya Shetty a travaillé comme actrice enfant dans des films télougous au début des années 2000, apparaissant notamment dans Devullu (2000), et a remporté le Nandi Award de la meilleure actrice enfant pour ses rôles dans Chinni Chinni Aasha (1998) et Little Hearts (2000). Après avoir terminé ses études, Nithya Shetty a rejoint Infosys en tant qu'ingénieure logicielle.
Cependant, elle souhaitait poursuivre sa carrière d'actrice et a réussi son audition pour participer au film télougou Padesave, avant de travailler sur le drame familial Dagudumootha Dandakor (2015).
Elle a par la suite participé à des films tamouls à petit budget, notamment Aivarattam (2015) de Jayaprakash et Kadhal Kaalam (2016).