Élève au cours Raymond Girard, Natalie Perrey doit renoncer, pour une question d’âge, à se présenter à l’examen d’entrée du Conservatoire national supérieur d’art dramatique et entame rapidement une carrière de danseuse.
Devenue ensuite monteuse, scripte et costumière, elle collabore à partir des années 1960 à diverses réalisations de Jean-François Davy, Robert Lapoujade, Jean-Pierre Mocky, F.J. Ossang et Jean-Pierre Bastid.
En 1969, elle entame un long compagnonnage professionnel avec Jean Rollin. C’est lui qui la fait débuter comme comédienne à l’écran dans La Vampire nue.