Née le 8 septembre 1970 à Alexandria (Virginie), de parents aux origines ukrainiennes, Neko Richelle Case? quitte le domicile familial à l'âge de quinze ans pour suivre sa propre voie qui la conduit dans l'État de Washington, où elle fréquente la scéne punk locale, puis à Vancouver, au Canada, où elle se joint aux groupes Maow (un album sur le label Mint Records) et The Boyfriends.
Guitariste et chanteuse aguerrie par la pratique de la scène, Neko Case signe deux albums pour le label Bloodshot : The Virginian (1997), composé de reprises et de titres originaux et de reprises puis Furnace Room Lullaby en 2000. Dans l'intervalle, après un passage dans The Corn Sisters, elle forme le supergroupe de Vancouver, The New Pornographers, dans lequel officient des membres de Zumpano, Destroyer et The Evaporators. Après la sortie de l'EP Canadian Amp en 2001, Neko Case s'installe à Chicago où elle peaufine l'écriture de son troisième album Blacklistec, couvert d'éloges à sa sortie en 2002. Pour autant, ce succès reste circonscrit à l'Amérique, que la chanteuse et son groupe parcourent de long en large en première partie de Nick Cave.
Signée par le label Anti en 2004, Neko Case se voit promue avec Aimee Mann et quelques autres dans la nouvelle génération d'auteurs, compositeurs et interprètes qui apportent du piment féminin et de nouveaux thèmes de chanson à la scène alternative. Une nouveauté dont témoigne l'album live The Tigers Have Spoken, capté lors d'une tournée avec le groupe de surf-punk The Sadies puis Fox Confessor Brings the Flood, paru en 2006 et suvi un an après d'un autre album live datant de 2003, Live from Austin, Tx.
Alternant avec des enregistrements au sein de The New Pornographers comme Challengers en 2007 et Together en 2010, Neko Case continue de surprendre à chaque album. Après un séjour à Tucson, dans l'Arizona, c'est dans une ferme du Vermont qu'elle s'installe et plaque les maquettes de l'album Middle Cyclone, bien accueilli à sa sortie en mars 2009. Malgré un titre à rallonge, son cinquième album The Worse Things Get, the Harder I Fight, the Harder I Fight, the More I Love paru en septembre 2013 s'avère l'une des plus belles réussites de la chanteuse qui embraie sur une tournée mondiale.
Au sortir de son tour de chant, elle répond à l'appel de k.d. Lang et Laura Veirs de se réunir et composer ensemble. Un super-groupe féminin alternatif du rock, du folk et de la country est ainsi né, accompagnant la sortie d'un premier album, Case/Lang/Veirs(2016), aussitôt suivi d'une tournée. Installée depuis quelques années dans son propre studio du Vermont, Neko Case produit elle-même son septième album Hell-On (mai 2018), sur lequel on retrouve Laura Veirs et k.d. Lang en invitées.