Наоми Шемер родилась в 1930-ом году в квуцат (кибуце) "Кинерет". Родители Наоми, Меир и Ривка Сапир, порознь репатриировались в Эрец-Исраэль из Вильны в 1920-ых годах и были одними из основателей квуцат "Кинерет", где и познакомились друг с другом. Когда Наоми было шесть лет, её мама получила в подарок фортепиано, которое она передала детям кибуца. Но именно Наоми выделялась своими музыкальными способностями и раннего возраста руководила хоровым пением в кибуце.
Она училась в средней школе в соседнем кибуце Дгания, после чего поступила в Академию музыки и танца имени С.Рубина в Иерусалиме, где её учителями были крупнейшие израильские композиторы. Окончив Академию в 1951г, Наоми вернулась в родной кибуц, где преподавала музыку и ритмику в детском саду и школе кибуца.

Там же она начала сочинять - в начале детские песни, в том числе "Почта придёт сегодня", популярная среди израильских детей песня "Младший брат" и другие композиции. Военную службу она прошла в НАХАЛе, в отделе культуры.

В 1956 году, демобилизовавшись из армии, Наоми вышла замуж за Гидъона Шемера и переехала с ним в Тель-Авив, написав, в том же году либретто израильского мюзикла "5/5". Мюзикл имел большой успех и прославил Наоми.

В результате, Шемер начала писать песни для армейских ВИА и отдельных певцов. Хаим Тополь , с которым Наоми познакомилась в армии, привлёк её в 1957 году к сочинению песен для группы "Зелёный лук". Для неё Шемер написала знаменитые песни "Ноа" и "Песня певца-скитальца". В 1960 году композиция Шемер "Хопа хай" заняла первое место на международном фестивале в Италии.
Расставшись с мужем, Наоми с дочерью Лели уехала в Париж, где сочинила песню популярную песню "Город в сером". Вернувшись в Израиль она пишет ивритские версии известных французских шансонов - так были написаны "Белоснежка", "Эти птицы" и другие песни. В этот период Наоми начинает выступать с исполнением песен, аккомпанирую себе на фортепиано.
В 1967 году, для фестиваля ивритской песни, проводившегося в Иерусалиме, и по заказу мэра города Тедди Колека , Наоми Шемер написала слова и музыку песни "Иерушалаим шель Захав" - "Золотой Иерусалим". Этой песне стала знаменитейшим творением Наоми Шемер, обессмертившим её имя. Исполненная впервые в мае 1967 года певицей Шули Натан (дочь Лели посоветовала маме поручить исполнение песни этой никому тогда неизвестной певице) вне рамок конкурсной программы, песня удостоилась восторженных оваций публики, потребовавшей повторного исполнения. На этот раз уже весь зал пел припев вслед за Шули Натан. Спустя три недели началась Шестидневная война, и "Золотой Иерусалим" обрёл невиданную актуальность.
Сразу после войны и объединения Иерусалима Шемер добавила куплет "Вернулись к колодцам", отражающий воссоединение города под властью Израиля. "Золотой Иерусалим" стал вторым гимном Израиля, его визитной карточкой в мире, и даже вошёл в литургию многих еврейских общин мира, в основном, реформистского направления. По всем опросам общественного мнения Израиля, "Золотой Иерусалим" - самая популярная и известная израильская песня.
В период Шестидневной войны Наоми Шемер написала ещё одну известную песню (исполненную впервые в 1969 году ВИА Центрального военного округа): "Мы оба из одной деревни", выразившую боль от утраты близких, павших на войне.
В октябре 1973 года, во время жестокой и кровопролитной войны Судного Дня, по просьбе израильского телевидения, Шемер исполнила в прямом эфире новую песню "Лу йеhи" - "Пусть будет", ставшую глотком надежды для сотен тысяч израильтян в тяжелые часы этой войны.
После войны, симпатии Наоми Шемер поселенческому движению "Гуш Эмуним", возникшему после войны Судного Дня, и придали некоторую политическую окраску её творчеству. Песни Шемер начали истолковываться в соответствии с политическими взглядами толкователей.
В продолжение своего творческого пути Шемер написала немало песен, неизменно становившихся шлягерами: "За всё за это", "Вехи пути", "Ещё достаточно я не любила", "Ночь на пляже Ахзив", "В полях Бет-Лехема", "Каждый год осенью, Гиора" и многие другие. В 1983 году популярная израильская группа "Гиватрон" выпустила альбом с записями её песен. В 1993 году Наоми выпустила кассету для детей "У нас в пианино", и на ней песня "Всё открыто", ставшую одним из величайших шлягеров в истории израильской музыки. В первую годовщину убийства Ицхака Рабина (1996) она перевела и положила на музыку известное стихотворение Уолта Уитмена "О, Капитан".
В 2000 году Шемер вернулась на сцену с успешной программой "Тысяча и одна песня". В 2003 году вышла в свет книга "Вехи пути", содержащая 121 избранное стихотворение Наоми Шемер, включая её знаменитые песни.
Всего, с 1956 года, Н. Шемер написала слова и музыку 311-ти песен, сочинила музыку к 80-ти песням израильских и зарубежных авторов (в переводе на иврит), и написала слова к 13-ти песням различных израильских композиторов.
В 1983 Наоми Шемер удостоилась Премии Израиля. На протяжении жизни Шемер было присвоено почётное звание Doctor Honoris Causa от 4 израильских университетов и Института Вейцмана.
Наоми Шемер скончалась, после тяжёлой и продолжительной болезни, 26 июня 2004 года, в Тель-Авиве.