Après avoir débuté la danse à Caen auprès de Chantal Ruault et Francis Malovick, Nathalie Quernet est admise dans la classe de Christiane Vaussard, au CNSM de Paris, où elle obtient un premier prix, qui lui permet d’entrer à l’Opéra de Paris alors dirigé par Rudolf Noureev. Elle est engagée dans le corps de ballet en juin 1984. Promue Coryphée en 1985 puis sujet en 1986, Nathalie Quernet estremarquée par Rudolf Noureev qui lui confie rapidement des rôles de soliste, notamment dans ses ballets. 

Elle participe ainsi aux nombreuses tournées du Ballet de l’Opéra de Paris en Europe, aux USA, au Brésil, au Japon, en Chine, en Indonésie, ou encore en Australie. Son répertoire est large : Noureev, Balanchine, Robbins, Neumeier, Kylian, Lifar, Lacotte, Béjart, Van Manen, Twyla Tharpou Cunningham. 

Titulaire du C.A, Nathalie Quernet enseigne depuis 2009 dans différentes structures. Elle est actuellement professeure au Conservatoire à Rayonnement Régional de Nantes auprès des classes à horaires aménagés dominante classique.