Jej ojciec jest Hiszpanem, a matka Żydówką z Australii. Kiedy Nathalia miała dwa lata, jej rodzina przeniosła się do Melbourne w Australii. Dwa lata później przeprowadzili się do Miami Beach na Florydzie, gdzie Nathalia obecnie mieszka. Nathalia Ramos dorastała w żydowskiej religii.Pierwszą rolę dostała w serialu Arrested Development w 2005 roku, gdzie zagrała rolę Hope Loblaw. W 2007 zagrała Yasmin, jedną z głównych ról w filmie Bratz, za którą dostała nominację do nagrody Złota Malina. Wystąpiła też w teledysku Prima J's "Rockstar". Obecnie gra w serialu Tajemnice domu Anubisa jako Nina wybrana przez Sarę do odnalezienia skarbu. Zagrała również w jednym z odcinków True Jackson jako Dakota North.
