בתם של יהודית ודויד דותן (דנס שטרן). נולדה בשנת תש"ז (1947) באיטליה.

בשנת 1949, כשנעמי הייתה בת שנתיים, עלתה המשפחה לישראל. גרו בירושלים, היא למדה בבית ספר יסודי בעיר ובהמשך בתיכון שליד האוניברסיטה (ליד"ה).

מצעירותה בלטה בכישרון כתיבה יוצא דופן, בין היתר סיקרה בעיתון נוער את משפט אייכמן בשנת 1961. כתבה את ספרה הראשון, "בגרות", עוד לפני השירות הצבאי וכבר אז פרצה לתודעה הציבורית.

בשנת 1966 התגייסה לצה"ל ושובצה בחיל האוויר.

בשנת 1967 השתחררה משירותה הצבאי, סמוך לאחר מכן החלה לימודי תואר ראשון בספרות עברית באוניברסיטה העברית בירושלים.

נעמי נישאה לישראל מי-עמי. לזוג נולדו שני בנים – רון וגיל.

לימים בני הזוג התגרשו. בהמשך הכירה את ירון שלג ונישאה לו.

במהלך השנים עבדה בספרייה הלאומית בגבעת רם שבירושלים, לאחר מכן שימשה מידענית ועורכת ב"מכון סאלד", ספרנית בספריית "יד ושם", ספרנית בספריית משכן הכנסת וחוקרת ב"מרכז המחקר והמידע" של הכנסת.

במסגרת עבודתה בכנסת ביצעה מחקרים רבים במגוון נושאים חשובים, מחקרים שצוטטו בין היתר באנציקלופדיית הרשת ויקיפדיה ועל ידי שופטי בית המשפט העליון.

נעמי עסקה רבות בכתיבת שירים וסיפורים, בהם ספרי השירה "רגע של דממה", "סיכוי שני", "יסמין באוויר" ו"המסע לאיי הגלפאגוס". היא שהתה בצפון אמריקה ובמרכז אמריקה במשך כמה שנים, עשתה את התואר השני באוניברסיטה במקסיקו בלימודים לטינו-אמריקניים. בתקופה זו נשבתה בקסמי התרבויות, הנופים והחברויות שהשפיעו רבות על שיריה.

בספר "מעגלים" שיצא לאור בשנת 2019 פורסמו מיטב שיריה. בשיר "כי אכזר הוא צחוק הילדים" כתבה: "כי אכזר הוא צחוק הילדים. אני יודעת. / בוקר רחוק, ואני בְּשׁוּרה כמו הברושים. / המציאות איננה סיפורי פיות וצחוק מהדהד. / אני לראווה כמו הבובות, ללא אהבה. / הצחוק כואב כסכין. אין דם, רק דמעות, / כי העולם איננו סיפורי פיות. / למדתי מוקדם. / אהבת הינקות סוככת יפה / במגן מדומה וכל כך מהר לרסיסים תישבר. / אני עומדת עירומה בשדרת הברושים, / ואין מחסה. / הצחוק נופל כמו אבנים קטנות / ושורף כלהבות. / כאשר אמצא אותו, ישכך הצחוק, / לא אהיה חשופה, / והעולם יפתח זרועותיו ואפול לתוכו, / מבינה".

שירהּ "עיניךָ", שהלחינה וביצעה יעל אוליאל, הועלה לאתר "יוטיוב": "ראי הנשמה. ים כה מסתורי. / אני רוצה לצלול / בים המרצד, הכחול, / אך אינני מוזמנת. / אני מתקרבת... / סימן התרעה... / ערפל - - - - - - / לו רק יכולתי לצלול / בנבכי נשמתך, / לו רק יכולתי להיות / טיפה מדמך".

עם פרישתה לגמלאות התנדבה במחלקת יחסי הציבור של עמותת "יד שרה", כתבה תכנים לעיתון המקוון של העמותה וכן ערכה סיפורי חיים של ניצולי שואה. עבודותיה שם התאפיינו בחום אנושי ובהעברה רהוטה של המסר.

נעמי שלג מי-עמי נפטרה ביום ירושלים, עיר בה התגוררה רוב שנות חייה, בתאריך כ"ח באייר תשפ"א (10.5.2021). בת שבעים וארבע בפטירתה. הובאה למנוחות בבית העלמין הר המנוחות בגבעת שאול שבירושלים. הותירה שני בנים, בן זוג ושתי נכדות.

על מצבתה חקקו אוהביה מילים מתוך שירהּ "מעגלים": "אני אוהבת התחלות חדשות / עם ציפיות, / אני אוהבת אהבות ישנות / בלי אכזבות, / ואינני אוהבת סוף".