Natacha Régniers vader werkte in deentertainmentwereld. Zij studeerde aan hetSint-Pieterscollege teUkkel. Ze slaagde voor hetINSAS-examen in Brussel, maar werd een jaar later uitgesloten van deze opleiding omdat ze niet geschikt was om actrice te worden. Tegelijkertijd was ze eenkorte film aan het opnemen, waardoor ze gespot kon worden doorPascal Bonitzer die op zoek was naar een actrice voor zijn eerste speelfilm Encore.[2]
In november 2005 bracht het 19eBrunswick Film Festival (Duitsland) een eerbetoon aan haar door acht van haar films te presenteren. De film Le Silence vanOrso Miret, waarin zij naastMathieu Demy de vrouwelijke hoofdrol speelt, werd daar ook gepresenteerd ter gelegenheid van de Heinrich-prijs die door het publiek werd uitgereikt.
In 2011 nam Natacha Régnier de rol op zich vanMarina Tsvetaeva in Vivre dans le feu, aangepast en geregisseerd door Bérangère Jannelle van Les carnets de la poétesse russe.[3] De show werd gecreëerd inLorient en werd opgevoerd inNantes en in Parijs tijdens het herfstfeest, daarna in het Théâtre des Abbesses.
In november 2018 maakt ze deel uit van de jury voor Bille Augustus op het 40e Internationale Filmfestival van Caïro.
Zij is lid van het 50/50-Collectief dat de gelijkheid van mannen en vrouwen en de diversiteit in de film- en audiovisuele sector wil bevorderen.[4]
Natacha Régnier was de vrouw van de componistYann Tiersen, die met name het lied Rue des cascades schreef in de slotscène van La Vie rêvée des anges. Ze speelde nummers op zijn in 2001 uitgebrachte album L'Absente. In 2002 hebben ze een dochter, Lise Tiersen. Sinds 2008 is ze moeder van een tweede dochter met de fotograaf Guillaume Bounaud en woont ze in Parijs.
Ze heeft sinds 2018 een relatie met de componist en oprichter van het audioagentschap Start-Rec, Alexandre Jaffray.