Natalie Royer a été formée par Pierre Debauche, Jean Gabriel Nordmann, Michèle Guigon, Mario Gonzalez Joao Mota, Chattie Salaman et Patrick Guinand (Centre dramatique national de la Comédie de Saint-Etienne, 1988-1990).
Au théâtre, elle joue notamment dans Le Terrier de Franz Kafka, mise en scène de Denis Plassard (Théâtre Gérard Philipe, Villeurbanne, 1998), A demain cette nuit de Claudine Galéa, mise en scène d’Eric de Dadelsen (Théâtre du Préau, Vire, 1999), Au but de Thomas Bernhard, mise en scène de Michel Raskine (Théâtre Le Point du Jour, Lyon, 2000), Violences de Didier Georges Gabily, mise en scène de Stanislas Nordey (Théatre de La Colline, Paris, 2001), La Fausse Suivante de Marivaux, mise en scène d’Elisabeth Chailloux (Théâtre des Quartiers d’Ivry, 2005), Les Règles du savoir-vivre dans la société moderne de Jean-Luc Lagarce, mise en scène de Sophie Lannefranque (La Comédie de Saint-Etienne, 2006), Pelléas et Mélisande de Maurice Materlinck, mise en scène de Jean-Christophe Saîs (Théâtre des Abbesses, Paris, 2006), L’Epreuve du feu de Magnus Dahlström, mise en scène de Stanislas Nordey (Théâtre national de Bretagne, Rennes, 2007), Richard III de Shakespeare mise en scène de Guy Delamotte (Panta Théâtre, Caen, 2008), Clarisse, Mehdi et les autres de David Dumortier, mise en scène de Jean-Louis Hourdin (Théâtre national populaire, Villeurbanne, 2009), Oh les beaux jours de Samuel Beckett, mise en scène de Blandine Savetier (Comédie de Béthune, 2011) et La Tempête de William Shakespeare, mise en scène de Thierry Roisin (Le CITO, Ouagadoudou, 2015). Récemment, elle joue dans Leaves, projet européen dirigé par Anna Romano (La Fura Dels Baus, Barcelone, 2018) et Quatorze de Vincent Fouquet, mise en scène de Sébastien Valignat (La Garance, Scène nationale de Cavaillon, 2018).
Elle joue également sous la direction de Gwenaël Morin dans plus de dix spectacles dont Le Village en flammes et Anarchie en Bavière de Rainer Werner Fassbinder (Théâtre Le Point du Jour, Lyon, 2013), Othello et Macbeth de William Shakespeare (Théâtre Le Point du Jour, Lyon, 2014) ou Antigone et Ajax de Sophocle (Les nuits de Fourvière, Lyon, 2014).
Michel Bruzat l’a déjà dirigée dans La Pluie d’été de Marguerite Duras (Théâtre de la Passerelle, Limoges, 2000) et Je suis le vent de Jon Fosse (Théâtre de la Passerelle, Limoges, 2012).
Elle est également dirigée au théâtre par Paul Charrieras, Gilles Chabrier, Anne Courel, Pierre Debauche, Guy Delamotte, Philippe Faure, Gérard Gélas, Cedric Gourmelon, Jean-Paul Lucet, Francoise Maimone, Jean-Gabriel Nordmann et Isabelle Starkier.
En tant que metteure en scène, elle créé Dans l’après-rire de Sophie Lannefranque (Le Sémaphore, Cébazat, 2006), Gogo de Sophie Lannefranque (Le Sémaphore, Cébazat, 2008), La Nonna de Roberto Cossa (Théâtre de Vénissieux, 2016), A large family de Stéphanie Fribourg (Roy Theatrer, New-York, 2012) et Ding-Dong, un dindon d’après Georges Feydeau (Théâtre de Vénissieux, 2017).