Nathalie Richard commence sa carrière par la danse et le théâtre. Après une année de chorégraphie à New York, elle entre au Conservatoire d'Art Dramatique de Paris en 1983 où elle reste trois ans. Elle débute au cinéma en 1986 par un petit rôle de coiffeuse dans Golden Eighties de Chantal Akerman. Mais c'est sa rencontre avec Jacques Rivette qui est déterminantepour sa carrière cinématographique. La Bande des quatre inaugure en 1988 une collaboration de trois films avec Jeanne la Pucelle, les prisons (1994) et Haut bas fragile (1995), sur lequel elle participe également à l'écriture.Actrice discrète, elle sait se rendre précieuse aux yeux de ses réalisateurs (avec qui elle tourne souvent plus d'une fois comme Olivier Assayas) pour sa large gamme d'émotions qui lui permet de varier ses rôles au possible : "ce qui m'attire c'est de pouvoir jouer avec mes limites, de travailler la plus grande variété possible de situations ou d'émotions."