Заслуженная артистка РСФСР (1989).
Сестра Ирины Варлей.
Детство Варлей прошло в Мурманске (её отец был капитаном дальнего плавания).
У Натальи есть сын Александр 1986 года рождения.
Окончила акробатическое отделение Государственного училища циркового и эстрадного искусства (1965) и пришла в труппу Московского цирка на Цветном бульваре. Работала эквилибристкой. Одно время выступала в одном номере со знаменитым клоуном Леонидом Енгибаровым.