Nordentoft blev for alvor landskendt i 1946. For efter at have adopteret en søn, Niels, i 1945, blev hun gravid med sin datter. Hun meddelte Katrinedalsskolen om sin graviditet, og søgte orlov mens hun gjorde klart, at hun ikke agtede at gifte sig. Den såkaldte Nordentoft-sag vakte voldsom opstandelse, at en uddannet kvinde i en pædagogisk lederstilling selv valgte at være ugift, enlig mor, og der gik politik i sagen. Nordentoft havde stor opbakning blandt sin skoles forældre og personale, men et politisk-moralsk pres på skoledirektionen tvang denne til at bygge en skole, [[Rødkilde Skole]], til bl.a. den ca. 1/4 af eleverne, hvis forældre ikke kunne forlige sig med Nordentofts frisindede kvindesyn.
Personbillede_savnes