1974 yılında İstanbul Üniversitesi Gazetecilik ve Halkla İlişkiler Fakültesi'ne giren sanatçı, öğrenimini yarıda bırakarak, Almanya'ya gitti ve Franfurt'ta dil eğitimi aldı. Burada tiyatro ile ilgilenen Şamlıoğlu, amatör tiyatro topluluklarıyla çalışmalara katıldı. Türkiye'ye döndükten sonra ODTÜ Mimarlık Fakültesi'nde eğitim gören Ayşe Nil Şamlıoğlu, ikinci kez eğitimini yarıda bırakarak Anadolu Ajansı'nda bir yıl süreyle çalışmasının yanında, özel bir reklam ajansında da çizimle ilgilendi. Hacettepe Üniversitesi, Devlet Konservatuvarı, Tiyatro Bölümü mezunu olan Şamlıoğlu, 1982 yılında Adana Devlet Tiyatrosu'nda oyuncu ve yönetmen yardımcısı olarak göreve başladı.
1988 - 1989 yıllarında Haccettepe Üniversitesi'nde tiyatro dersleri veren sanatçı, bir dönem Devlet Tiyatroları Genel Sekreterliği görevinde bulundu. Tunç Başaran tarafından senaryolaştırılan ve yönetilip filme alınan Kaçıklık Diploması adlı bir eser yazan Ayşe Nil Şamlıoğlu'nun, asıl tanınışı Ferhunde Hanımlar ve Bizim Evin Halleri adları dizilerdeki rolleriyle oldu. Şehir Tiyatroları'nda ve Semaver Kumpanya gibi özel tiyatro topluluklarıyla da çalışan sanatçı, yönetmenlikle oyunculuğu birarada yürütmektedir.
Ayşe Nil Şamlıoğlu birçok oyun yönetmiştir; yönettiği oyunlardan bazıları ise şunlardır; Bana mastikayı çalsana, Dil kuşu, Dünyanın ortasında bir yer, Altından mahsupları, Süleyman ve öbür şeyler, Gayrı resmi Hürrem, Külhanbeyi Operası, Bina, Aslan Asker Şvayk, Eşek arıları, Pazartesi Perşembe, V. Frank, Kozalar, Ölüler konuşmak ister ve Ben Feurbach oyunlarıdır.
Ferhunde Hanımlar ve Bizim Evin Halleri dizileriyle hafızalara yer etmiştir. Son olarak Hizmetçiler dizisinde rol alan oyuncu, Jet Sosyete, Tatlı İntikam, Kocamın Ailesi, Medcezir, Galip derviş, Aldırma Gönül, Kötü Yol, Yol Arkadaşım, Fikrimin İnce Gülü, Kabuslar Evi, Doktorlar, Avrupa Yakası gibi pek çok yapımda rol almıştır.
En son Menajerimi Ara dizisinde rol alan oyuncu yeni sezonda Yargı dizisiyle kariyerine devam etmektedir. Dizide Şahver Yengi rolüne hayat vermektedir.