Comédienne, réalisatrice.

Elle a réalisé pour le cinéma plusieurs courts métrages :
2006, Le printemps est vite arrive
2002, Les Coquilles, Semaine de la critique Cannes 2003, mention spéciale du jury Saint-Paul Trois Châteaux
1998, Comme c'était bien

Au Cinéma elle a tourné sous la direction notamment de Delphine Gleize dans La Permission de minuit (2010), Xavier Giannoli dans Á l'origine (2008), Jérôme Bonnell dans Le Chignon d’Olga (2001), Les Yeux clairs (2004) et La Dame de trèfle (2008), Claude Miller dans Un secret (2006), Arnaud Desplechin dans Rois et Reine (2003), Patrice Chereau dans Son frère (2002), Marc Recha dans Pau et son Frère (2000), Raoul Ruiz dans Les Âmes fortes (2000). Elle a aussi tourné dans de nombreux courts métrages de Sébastien Betbeder, Antoine Barraud, Valérie Gaudissart, Jérôme Bonnell, Mathieu Amalric etc.

Au théâtre elle a joué en 2009 dans Vie privée de Philip Barry, adaptation et mise en scène de Pierre Laville au Théâtre Antoine. Elle interprète de grands rôles du répertoire tels que Juliette dans Roméo et Juliette de Shakespeare, mise en scène Isabelle Janier, Esther dans Esther de Racine, mise en scène de Tonia Galievski, La Marquise dans la Seconde surprise de l’amour de Marivaux, mise en scène Isabelle Janier, La grisette dans Anatole de Schnitzler, mise en scène de Louis-Do de Lencquesaing. Elle a également travaillé, entre autres, avec Elisabeth Chailloux, Jean-Marie Villégier, Philippe Berling, Jean-Louis Hourdin. En 2014 elle joue dans Camille, Camille, Camille de Sophie Jabès, m.e.s. par Marie Montegani.

A la télévision elle joue dans plusieurs téléfilms dont Louise Michel la rebelle de Soveig Anspach, Le Grand Magasin de Bertrand Arthuis, Liens du sang d’Olivier Panchot, La bicyclette bleue de Thierry Binisti, L'occasionnelle de Diane Bertrand, Une mère comme on n’en fait plus de Jacques Renard.

Nathalie Boutefeu a reçu le Prix Suzanne Bianchetti décerné par la SACD en 2006. Elle est également lauréate du Grand Prix du meilleur Scénariste en 2009 pour le scénario de son film Des bonnes en cours de développement.