Впервые Наталия ду Вале появилась на телевидении в 1979 году на телеканале ТВ Культура, представляющем образовательные программы. В то время она была студенткой по специальности философии в университете Сан-Паулу.

До того как стать актрисой, Наталия была мисс Рио-де-Жанейро в 1969 году.

Первый сериал, в котором она участвовала была «Габриэла» (1975), основанный на романе писателя Жоржи Амаду.

Однако признание её таланта пришло только с сериалом «Живая вода» (1980). Съёмки в этом сериале принесли ей большую популярность. Она снялась на обложках многих журналов и дала интервью в различных ток-шоу. С тех пор сыграла несколько важных персонажей в телесериалах компании «Глобу», таких как Люсия Фернандес Толеду в сериале «Потанцуй со мной» (1981), Сандра Ривореду из «Седьмого чувства» (1982) и многих других.

Наталия была замужем дважды. Первый брак, с Паулу Убиратаном — режиссёром телесериалов, который умер в 1998 году из-за перенесённого инфаркта, длился пять лет, с 1981 по 1986 год. Второй брак, в котором у них не было детей, с певцом Васку Диасом, длился шесть лет, с 1989 по 1995 год. Они жили в Лондоне в течение года. В настоящее время она не замужем и живёт в районе Леблон в Рио-де-Жанейро.

В 2008 году снялась в фильме «Городские зарисовки» в роли Паулы, женщины-психолога.