Xuất thân là một bác sĩ Sản khoa, nên ngay từ những năm 70 của thế kỷ trước, bà đã từng phải chứng kiến nhiều trường hợp trẻ sơ sinh Việt Nam bị dị dạng nhưng chưa rõ nguyên do. Mang trong lòng nỗi niềm thương xót trước những sinh linh bé bỏng, bà đã cất công tìm đọc rất nhiều tài liệu y khoa để mong tìm hiểu nguyên do về hiện tượng lạ này. Trong một lần như vậy, bà đã tình cờ đọc được một bản báo cáo khoa học về chủ đề này do Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ công bố vào năm 1974. Sau khi đọc xong, bà bắt đầu nghi ngờ rằng, dường như những trường hợp quái thai ở Việt Nam có liên quan đến hóa chất độc hại do quân đội Mỹ sử dụng trong chiến tranh Việt Nam.

Để lý giải cho sự nghi ngờ này, năm 1982, bà đã thực hiện một nghiên cứu trên 1000 hộ gia đình ở xã Thanh Phong, huyện Thanh Phú, tỉnh Bến Tre. Kết quả cho thấy, những người sống trong vùng bị rải chất độc da cam sinh ra con dị tật cao gấp 3-4 lần. Năm 1983, bà đã cho công bố báo cáo này trên một tạp chí khoa học của Anh. Từ đó, bà bắt đầu quyết tâm theo đuổi việc nghiên cứu về sự ảnh hưởng của chất độc da cam/dioxin đối với người Việt Nam.

Người đấu tranh cho nỗi đau da cam ở Việt Nam
GS. TS Nguyễn Thị Ngọc Phượng đưa kỹ thuật thụ tinh ống nghiệm về Việt Nam giúp điều trị vô sinh hiếm muộn

Sau này, trên cương vị Phó Chủ tịch Ủy ban Đối ngoại Quốc hội, Phó Chủ tịch Hội nạn nhân chất độc da cam/dioxin của TP Hồ Chí Minh và Việt Nam, bà đã đấu tranh không ngừng trong việc đưa tiếng nói của các nạn nhân chất độc da cam/dioxin Việt Nam ra thế giới, cũng như nỗ lực đấu tranh đòi công lý và lẽ phải cho họ.

Ngày 15/5/2008, Hạ viện Mỹ đã phải mở phiên điều trần với chủ đề “Trách nhiệm bị lãng quên! Chúng ta phải làm gì cho các nạn nhân da cam”. Tại phiên điều trần này, bà là nhà khoa học đầu tiên của Việt Nam được vào Hạ viện Mỹ để trình bày về vấn đề này. Sau đó, bà còn tham gia 2 phiên điều trần nữa tại Hạ viện Mỹ. Tại phiên điều trần lần thứ ba, đại diện chính quyền Mỹ cho biết sẽ sẵn sàng hợp tác với Việt Nam trong việc cải tạo môi trường, khắc phục hậu quả do chất độc da cam/dioxin gây ra. Trước mắt, chương trình hành động giai đoạn 2010 - 2019 do Nhóm Đối thoại Việt - Mỹ về da cam/dioxin sẽ hỗ trợ 300 triệu USD (30 triệu USD/năm) để Việt Nam cải tạo những vùng đất bị ô nhiễm và tái phục hồi môi sinh bị hủy hoại, mở rộng dịch vụ giúp đỡ nạn nhân...

Bên cạnh đó, đi đến nước nào bà cũng kêu gọi hỗ trợ từ các tổ chức, Chính phủ các nước cho nạn nhân chất độc da cam. Bà đã kêu gọi xây dựng được 13 làng Hòa Bình trên cả nước, đây là nơi chăm sóc và nuôi dạy cho các cháu bị chất độc da cam.

Ngoài các hoạt động về chất độc da cam/dioxin, trong hoàn cảnh còn nhiều khó khăn của đất nước, bà đã cùng tập thể các nhà khoa học tìm ra biện pháp để tiến hành được nhiều nghiên cứu khoa học có giá trị, phục vụ thiết thực cho sức khỏe phụ nữ, sức khỏe bà mẹ và sơ sinh ở nhiều tỉnh, thành trong cả nước.

Bà còn tham gia phối hợp với các tổ chức ban, ngành, đoàn thể và các cơ quan bộ, ngành khi có tổ chức các cuộc truyền thông, cũng như triển khai các nội dung hoạt động thực hiện chiến lược Quốc gia về sức khỏe sinh sản, trong giai đoạn 2001 - 2010, nhất là tư vấn sinh sản cho nạn nhân để không sinh ra những các trẻ em bị di chứng da cam.

Từ khi nghi hưu đến nay, bà vẫn tham gia công tác đấu tranh, vận động các nước về đòi công lý cho nạn nhân chất độc da cam, tham gia các công việc giảng dạy, viết và sửa tài liệu đào tạo, tham gia giám sát, đánh giá cho các dự án của Bộ Y tế cũng như các tổ chức quốc tế tại Việt Nam. Hàng năm, bà đã khám bệnh và tặng quà cho đồng bào dân tộc, phụ nữ nghèo, trẻ em mồ côi, khuyết tật với hơn 3.000 lượt phụ nữ và trẻ em.

Người đấu tranh cho nỗi đau da cam ở Việt Nam
Bà Phượng đi bộ đồng hành cũng bệnh nhân chất độc màu da cam

Từ năm 2005 – 2009, bà thường tổ chức nhiều đoàn y, bác sĩ khám chữa bệnh cho nạn nhân chất độc da cam/dioxin ở các tỉnh vùng sâu, vùng xa, đồng bào dân tộc thiểu số ở các tỉnh Tây Nguyên. Từ năm 2005 đến nay, bà đã trợ cấp thường xuyên cho nạn nhân chất độc da cam xã Nhuận Đức, huyện Củ Chi và phụng dưỡng 6 Bà mẹ Việt Nam Anh hùng, đến nay chỉ còn hai bà mẹ còn sống. Hàng năm, bà đến khám bệnh, tặng quà trong các dịp lễ, Tết, ngày 27/7...

Từ năm 2011 đến nay, bà tài trợ cho 40 nạn nhân chất độc da cam ở 2 xã Nhuận Đức và An Nhơn Tây, huyện Củ Chi cùng với 10 nạn nhân ở huyện Cần Giờ, 5 nạn nhân ở Đồng Nai, mỗi tháng mỗi người 200 nghìn đồng cùng với quà Tết.

Năm 2008 và 2010, bà được đề cử một mình đi điều trần tại Hạ viện Hoa Kỳ, Ủy ban Đối ngoại Hoa Kỳ về “Trách nhiệm của Chính phủ Hoa Kỳ đối với các nạn nhân chất độc da cam/dioxin”. Năm 2009, bà phát biểu tại Tòa án Lương tâm Thế giới, vạch rõ và tố cáo tội ác đối với nạn nhân chất độc da cam/dioxin Việt Nam tại Paris cùng với các đồng chí lãnh đạo Trung ương Hội .

Năm 2009, bà cùng nhóm đối thoại Việt - Mỹ tổ chức một Gala văn nghệ ở TP Hồ Chí Minh quyên góp tiền xây dựng hệ thống cung cấp nước sạch đến tận nhà cho đồng bào Raglai ở A Sầu, A Lưới – Thừa Thiên Huế, rồi một hệ thống nước sạch cũng đến tận nhà cho đồng bào dân tộc thiểu số làng Ka Du, huyện Sa Thầy, tỉnh Kon Tum. Ngoài ra, còn cấp cho 6 tỉnh, thành phố mỗi nơi 100 triệu đồng, trong đó có TP Hồ Chí Minh. Năm 2010, bà được Trung ương Hội cử đi điều trần tại Hạ viện Hoa Kỳ cùng với cháu Trần Thị Hoan, yêu cầu họ phải nhanh chóng bồi thường nạn nhân chứ không chỉ rót tiền vào việc tẩy sạch môi trường ở các sân bay Đà Nẵng, Biên Hòa và Phù Cát.

Với những nỗ lực đó, năm 2020, bà vinh dự được tôn vinh là Tấm gương sáng thầm lặng vì cộng đồng, được Thủ tướng Chính phủ tặng Bằng khen, năm 2021 được Nhà nước tặng thưởng Huân chương Lao động Hạng 3.