Наталья Варлей начала сниматься в кино с 1966 года. Всенародную любовь актрисе принесла роль Нины в фильме Л.И. Гайдая «Кавказская пленница, или Новые приключения Шурика». Наталья Владимировна снялась более чем в 30 фильмах, среди которых «Двенадцать стульев», «Соло для слона с оркестром», «Мой папа – идеалист», «Не хочу быть взрослым». Автор стихотворных сборников «Любовь», «Кружась над золотыми куполами». Она – заслуженная артистка РСФСР, лауреат Государственной премии РСФСР имени Н.К. Крупской.