Comédienne et actrice, Nathalie Roussel est surtout passionnée de théâtre. Elle a joué notamment dans Les Monologues du vagin de Eve Ensler, La Jalousie de Sacha Guitry au côté de Michel Piccoli ou bien dans Le Nègre de son ami Jean-Claude Brialy. Elle a été à l’affiche de la pièce Le Collectionneur de Christine et Olivier Orban. Au cinéma, Nathalie Roussel a incarné la mère de Marcel Pagnol dans Le château de ma mère et La gloire de mon père. L’actrice se produit également dans de nombreuses séries à la télévision.