Fille d'un couple de peintres bohèmes,
Nathalie Baye est née le 6 juillet 1948 à Mainneville, dans l'Eure. Enfant dyslexique, elle abandonne ses études à 14 ans. Elle décide alors de s'orienter vers la danse, et part suivre des cours à Monaco, puis à New York dans les ballets russes. Mais à son retour à Paris c'est finalement vers la comédie qu'elle se tourne. Elle s'inscrit au cours Simon, avant d'intégrer le prestigieux Conservatoire Nationale où elle rencontre André Dussolier et Jacques Villeret.
C'est en 1972 qu'elle fait sa toute première apparition au cinéma dans
Faustine Et Le Bel Ete.
En 1973, elle fait une rencontre déterminante qui lancera définitivement sa carrière, celle de François Truffaut. Le maître de la nouvelle vague lui offre un rôle dans
La Nuit Américaine. Convaincu, il la réengage dans
L'Homme Qui Aimait Les Femmes (elle prête sa voix à la standardiste) et
La Chambre Verte (1978), dans lequel elle donne la réplique à François Truffaut lui-même.
Dès 1974, le talent de
Nathalie Baye est récompensé par le pris Louis Delluc pour le film
La Gifle de Claude Pinoteau. Elle travaille alors très vite avec de grands réalisateurs : Maurice Pialat, pour qui elle tourne
La Gueule Ouverte en 1974, Claude Sautet pour
Mado en 1976. La même année, elle joue dans
Le Voyage De Noces de Nadine Trintignant, et en 1978 dans
Mon Premier Amour d'Elie Chouraqui.
Mais la consécration arrive en 1980 lorsque Jean-Luc Godard la dirige dans
Sauve Qui Peut La Vie, dont la prestation lui vaut le César du Meilleur Second Rôle en 1981. Succés qu'elle réitère l'année suivante en décrochant à nouveau ce prix pour
Une étrange Affaire. Enfin, en 1983, elle reçoit le César tant convoité de la Meilleure Actrice pour son rôle de prostitué dans
La Balance de Bob Swaim !
Nathalie Baye s'offre alors le luxe de rajouter à son CV des réalisateurs de renom : Bertrand Blier (
Beau-père en 1981,
Notre Histoire en 1984) et Bertrand Tavernier (
Une Semaine De Vacances en 1980). Elle enchaîne les films à un rythme effréné et parvient à séduire la critique autant que le public.
Dans les années 90, elle étend son jeu d'actrice et s'illustre dans des genres nouveaux. Elle revient sur le devant de la scène avec son rôle de mère divorcée qui perd pied dans
Un Week-end Sur Deux de Nicole Garcia en 1990. La même année, on la retrouve dans le grand succès populaire de Diane Kurys,
La Baule-les-pins. En 1996, elle joue dans
Enfants De Salaud de Tonie Marshall puis dans
Paparazzi aux côtés de Vincent Lindon et Patrick Timsit.
En 1999, elle marque le public avec son rôle d'esthéticienne dans
Vénus Beauté (institut), de cette même Tonie Marshall, film largement primé aux César. Un succès ne venant jamais seul, elle reçoit le prix d'interprétation à Venise pour son rôle dans
Une Liaison Pornographique.
Nathalie Baye continue d'alterner les films d'auteur et les grandes productions. Elle apparaît dans le film de Steven Spielberg,
Arrête-moi Si Tu Peux aux côtés de Leonardo di Caprio et Tom Hanks ! Elle incarne également une anglaise complètement déjantée dans
Absolument Fabuleux, film inspiré de la série british du même nom. N'ayant pas peur des contre-emploi, elle incarne successivement une politicienne implacable (
La Fleur Du Mal de Claude Chabrol), une femme trompée (
Les Sentiments de Noémie Lvovsky), une amoureuse (
Une Vie à T'Attendre aux côtés de Patrick Bruel). En 2005, elle est à l'affiche du dernier film de Xavier Beauvois,
Le Petit Lieutenant, rôle pour lequel elle reçoit de nouveau le césar de la meilleure actrice.
En 2006,
Nathalie Bayeest à l'affiche de plusieurs films notamment
La Californie de Jacques Fieschi avec Ludivine Sagnier et Roschdy Zem, ou encore le film de Guillaume Canet
Ne Le Dis à Personne avec François Cluzet et Kristin Scott Thomas. Le film est une adaptation du best-seller du même titre de Harlan Coben. Pour
Lucas, Fourmi Malgré Lui, elle prête sa voix à la reine des fourmis.
En 2007, elle joue dans
Michou D'Auber avec Gérard Depardieu et dans
Mon Fils à Moi, ainsi que dans
Passe-passe, avec Edouard Baer.
Nathalie Baye retrouve Josianne Balasko avec
Cliente en 2008, et partage l'affiche avec un casting d'exception pour
Les Bureaux De Dieu. En 2009, elle joue dans la comédie
Ensemble, C'Est Trop et donne la réplique à Pierre Arditi avant de rester dans le ton de l'humour en jouant dans
De Vrais Mensonges aux côtés d'Audrey Tautou. Mais en 2010 elle revient au drame dans le touchant
Je N'Ai Rien Oublié de Bruno Chiche.
En 2011,
Nathalie Baye fait partie du jury du
37e Festival Du Cinéma Américain De Deauville 2011.