Boyds spionagekarriere begyndte ved en tilfældighed. Ifølge hendes stærkt fiktionaliserede beretning fra 1866 hørte en gruppe soldater fra Unionens hær den 4. juli 1861, at hun havde konføderationsflag på sit værelse, og de kom for at undersøge sagen. De hængte et unionsflag op uden for hendes hjem. Derefter bandede en af mændene til hendes mor, hvilket gjorde Boyd rasende. Hun trak en pistol frem og skød manden, som døde nogle timer senere. En undersøgelseskommission frikendte hende fra mordet, men der blev posteret vagter omkring huset, og betjente holdt nøje øje med hendes aktiviteter. Hun profiterede af denne tvungne fortrolighed og charmerede i hvert fald en af officererne, som hun i sine erindringer nævnte som kaptajn Daniel Keily, Hun skrev i sine erindringer, at hun stod i gæld til Keily “for nogle meget bemærkelsesværdige udgydelser, nogle visne blomster og en stor mængde vigtige oplysninger”. Hun videregav disse hemmeligheder til de konfødererede officerer via sin slave Eliza Hopewell, som bar dem i en udhulet urkasse. Boyd blev fanget ved sit første forsøg på at spionere og fik at vide, at hun kunne blive dømt til døden, og hun indså, at hun måtte finde en bedre måde at kommunikere på.
General James Shields og hans stab samledes i stuen på det lokale hotel i midten af maj 1862. Boyd gemte sig i skabet i rummet og aflyttede gennem et knudehul, som hun forstørrede i døren. Hun fik at vide, at Shields var blevet beordret østpå fra Front Royal i Virginia. Samme aften red hun gennem Unionens linjer ved hjælp af falske papirer for at bluffe sig forbi vagterne og rapporterede nyheden til oberst Turner Ashby, der spejdede efter de konfødererede. Derefter vendte hun tilbage til byen. Da de konfødererede rykkede frem mod Front Royal den 23. maj, løb Boyd hen for at hilse på Stonewall Jacksons mænd, idet hun undgik fjendtlig beskydning, der gav hende skudhuller i kjolen. Hun opfordrede en officer til at informere Jackson om, at “Yankee-styrken er meget lille Sig til ham, at han skal angribe lige ned og han vil fange dem alle”. Jackson gjorde det og skrev en takkebrev til hende: “Jeg takker dig på egne og hærens vegne for den enorme tjeneste, som du har ydet dit land i dag.” For sine bidrag blev hun tildelt Southern Cross of Honor. Jackson gav hende også stillinger som kaptajn og æresadjudant.
Boyd blev arresteret mindst seks gange, men undgik på en eller anden måde at blive fængslet. I slutningen af juli 1862 havde kriminalbetjent Allan Pinkerton sat tre mænd til at arbejde på hendes sag. Hun blev endelig fanget af Unionens embedsmænd den 29. juli 1862, efter at hendes elsker havde opgivet hende, og de bragte hende til det gamle Capitol-fængsel i Washington D.C. den næste dag. Der blev afholdt en undersøgelse den 7. august 1862 vedrørende overtrædelse af ordrer om, at Boyd skulle holdes i tæt forvaring. Hun blev tilbageholdt i en måned, før hun blev løsladt den 29. august 1862, hvor hun blev udvekslet i Fort Monroe. Hun blev arresteret igen i juni 1863, men blev løsladt efter at have pådraget sig tyfus.
I marts 1864 forsøgte Boyd at rejse til England, men hun blev opsnappet af en unionsblokade og sendt til Canada. hvor hun mødte Unionens flådeofficer Samuel Wylde Hardinge. De to blev senere gift i England og fik en datter ved navn Grace. Boyd blev skuespillerinde i England efter sin mands død for at forsørge sin datter. Efter sin mands død i 1866 vendte hun og hendes datter tilbage til USA. Boyd antog kunstnernavnet Nina Benjamin for at optræde i flere byer og endte til sidst i New Orleans, hvor hun i marts 1869 giftede sig med John Swainston Hammond, en tidligere britisk hærofficer, der kæmpede for Unionens hær under borgerkrigen. De fik to sønner og to døtre; deres første søn døde som spæd. Boyd blev skilt fra Hammond i 1884 og giftede sig med Nathaniel Rue High i 1885. Hun begyndte efterfølgende at rejse rundt i landet og holde dramatiske foredrag om sit liv som spion under borgerkrigen.