Claudia Nothelle studierte katholische Theologie und Germanistik an der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität in Bonn. An der Mainzer Johannes-Gutenberg-Universität promovierte sie in Pädagogik. Studienbegleitend machte sie eine Journalistenausbildung beim Institut zur Förderung publizistischen Nachwuchses (ifp) in München. Sie erhielt eine Grund- und Promotionsförderung durch das Cusanuswerk.
1992 bis 2006 war sie als Fernsehredakteurin und Korrespondentin beim Mitteldeutschen Rundfunk (MDR) tätig, unter anderem als Inlandskorrespondentin für "Tagesschau" und "Tagesthemen". Außerdem war sie regelmäßig im Einsatz für das ARD-Studio Neu Delhi, in Indien, Pakistan und Afghanistan sowie als Korrespondentin im ARD-Hauptstadtstudio.
Beim Rundfunk Berlin-Brandenburg (rbb) war sie Chefredakteurin Fernsehen und Multimediale Programmdirektorin von 2006 bis 2016. Im Anschluss übernahm sie zunächst eine Vertretungsprofessur Fernsehjournalismus, seit April 2018 ist sie ordentliche Professorin für Fernsehjournalismus an der Hochschule Magdeburg-Stendal.
Nothelle ist Aufsichtsratsvorsitzende der katholischen Journalistenschule, dem Institut zur Förderung des publizistischen Nachwuchses. Sie ist darüber hinaus Kuratoriumsmitglied der Stiftung Cusanuswerk und Jurymitglied beim "Medienpreis Politik des Deutschen Bundestages". Seit November 2021 ist die Professorin auch Vize-Präsidentin des Zentralkomitees der deutschen Katholiken (ZdK).
