Après avoir joué au théâtre, dans quelques longs ou courts métrages et à la télévision, elle est remarquée par Danielle et Déborah Perret qui lui propose un essai sur un plateau de doublage.À la suite de cet essai et passionnée par ce domaine d'acteur, elle poursuit ses expériences. C'est suite à sa rencontre avec Vincent Violette, qui lui a confié le rôle principal de Meghan Green (jouée par Anne Hathaway) dans la série La Famille Green, qu'elle décide de s'y consacrer pleinement.Depuis, Nathalie Karsenti double des actrices américaines à plusieurs reprises comme Eva Mendes (dont La nuit nous appartient ou Fast and Furious 5), January Jones3 (dont Mad Men, X-Men : Le Commencement ou Le Pacte), Ruth Negga (dont Marvel : Les Agents du SHIELD ou Preacher) ou encore Sakina Jaffrey (House of Cards, Mindy et Timeless).Elle double également d'autres actrices comme Zoe Saldana (Gamora) dans Les Gardiens de la Galaxie4 et autres films de la franchise Marvel ou encore Shawnee Smith dans la série de films Saw. Nathalie propose également sa voix pour vos films explicatifs, institutionnels, corporate, motion design, pub radio...