A.- M._ a travaillé comme ouvrière de confection à plein temps, du 2 octobre 1989 au 31 octobre 1997. A partir du 17 octobre 1995, elle a subi de nombreuses périodes d'incapacité de travail totale ou partielle, en raison de fatigue chronique et de douleurs diffuses, principalement sous forme de cervico-céphalées, parfois accompagnées de malaise, voire d'oppression thoracique avec dyspnée, acroparesthésie et lipothymie, selon son médecin traitant (rapport du docteur Z._ du 18 décembre 1998). Elle a cessé toute activité professionnelle depuis le 5 septembre 1996. Imputant ses douleurs aux suites d'un accident de voiture survenu en juin 1992, elle a présenté une demande de prestations à la Caisse nationale suisse en cas d'accident, qui a refusé de couvrir le cas (décision sur opposition du 19 janvier 1998). Elle a également demandé à l'Office de l'assurance-invalidité du canton de Neuchâtel (ci-après : l'office AI) de lui allouer ses prestations. Ce dernier l'a mise au bénéfice d'une demi-rente d'invalidité dès le 5 septembre 1997 (décision du 15 décembre 1999), à laquelle s'ajoutaient une demi-rente complémentaire pour l'époux et des rentes complémentaires pour enfants. B.- Le Tribunal administratif du canton de Neuchâtel a rejeté le recours de l'assurée contre cette décision, par jugement du 9 août 2000. C.- M._ interjette un recours de droit administratif contre ce jugement, dont elle demande l'annulation. Elle conclut, sous suite de frais et dépens, principalement à ce que son droit à une rente entière d'invalidité soit reconnu, subsidiairement au renvoi de la cause à l'intimé pour instruction complémentaire. Ce dernier conclut au rejet du recours, ce que propose également le Tribunal administratif du canton de Neuchâtel. L'Office fédéral des assurances sociales ne s'est pas déterminé. 