Nathalie Kelley v sobě mísí argentinské a peruánské geny. Její rodina se přestěhovala do australského Sydney, když byla Nathalie ještě malá. Tam také vychodila North Sydney Girls High School, což je mimochodem stejná škola, kterou navštěvovala Nicole Kidman.

V šestnácti letech se stala profesionální tanečnicí salsy a později vyhrála i $1000 v soutěži o Miss Latinské Ameriky. Za našetřené peníze se vydala na rok do Brazílie, kde získala řadu zkušeností, které ji později vedly ke studiu sociálních věd a k angažování se v dobrovolnických programech.

Přestěhovala se do Los Angeles, kde se začala od roku 2005 postupně dostávat k různým menším filmovým rolím. Rok 2006 znamenal průlom a my jsme mohli Nathalii vidět v Tokijské jízdě jako Neelu. V roce 2010 ji zase fanoušci mohli často potkávat na obrazovkách hudebních stanic v klipu Bruna Marse Just the Way You Are.