Formée au Conservatoire, Nathalie Baye débute sa carrière avec Faustine et le bel été de Nina Companeez en 1972. Répérée par François Truffaut, qui lui offre son premier rôle important dans La Nuit américaine (1973), elle tourne ensuite pour, entre autres, Jean-Luc Godard, Pierre Granier-Deferre, Maurice Pialat, Bertrand Tavernier, Bertrand Blier, Nicole Garcia, Tonie Marshall, Jeanne Labrune, Claude Berri, Claude Chabrol, Noémie Lvovsky, Josiane Balasko, Pierre Salvadori et Steven Spielberg. Elle tourne également pour la télévision et notamment la série Les Hommes de l’ombre sur France 2 créée par Dan Franck.
Une carrière exceptionnelle, couronnée par deux César de la Meilleure actrice, l’un en 1983 pour La Balance (1982) de Bob Swaim, et le second en 2006 pour Le Petit Lieutenant (2006) de Xavier Beauvois, et par le Prix d’Interprétation féminine de la Mostra de Venise en 1999 pour Une liaison pornographique de Frédéric Fonteyne.
Récemment, on a pu la voir dans le drame Juste la fin du monde (2016) de Xavier Dolan, la comédie Alibi.com (2017) de Philippe Lacheau, et elle sera bientôt à l’affiche du dernier film de Xavier Beauvois, Les Gardiennes.
Nathalie Baye sera présente lors du Festival du vendredi 31 mars 2017 au samedi 1er avril 2017.