Filomena Nunes s'est intéressée à la physique dès le collège. Elle a fait ses études d'ingénieur à Lisbonne, avant de réaliser que la théorie était sa véritable passion. Elle est partie en Angleterre pour faire un doctorat en physique théorique. Dans le domaine de la recherche, elle a commencé par étudier les noyaux de halo et à modéliser leurs propriétés. Cela l'a poussée à la théorie des réactions nucléaires des noyaux instables et aux liens avec l'astrophysique.