Nathalie Singer wurde 1969 als Kind einer deutsch-französischen Ehe in München geboren. Sie studierte in Berlin und Paris Musik-, Kommunikationswissenschaften und Psychologie. Zudem absolvierte sie Kompositionskurse für elektroakustische Musik bei der Groupe de Recherches Musicales (GRM) in Paris und bei Beatriz Ferreyra.
Seit 1995 arbeitete sie als freie Hörspiel- und Featureautorin, Komponistin, Regisseurin und Produzentin für den Rundfunk (Sender Freies Berlin, Deutschlandradio Kultur, Bayerischer Rundfunk, Westdeutscher Rundfunk, Radio France), komponierte Hörspiel-, Bühnen- und Filmmusik und publizierte zum Thema elektroakustische Musik und Klangkunst. Weiterhin organisierte sie diverse Festivals (Inventionen 1996 & 1998), sowie Kompositionskurse für Kinder in der Akademie der Künste, Berlin (Cybersongosse 2002). In Zusammenarbeit mit der MaerzMusik (Berliner Festspiele) gründete sie 2003 die Sonic Arts Lounge.

Neben ihrer freiberuflichen Tätigkeit war sie von 2002 bis 2007 als Redakteurin im Deutschlandradio Kultur tätig: Hörspielwerkstatt/Klangkunst (2002), Hörspiel/Freispiel (2003), Projektleitung Wurfsendung (2004-2007). Für die Entwicklung des neuen Kurzhörspielformat „Wurfsendung“ (www.dradio.de/wurfsendung) erhielt sie 2005 den RadioJournal Rundfunk Preis. Das Projekt wurde von der BBC und Radio Dänemark übernommen und auf diversen nationalen und internationalen Festivals vorgestellt. Ende 2006 bekam sie den Ruf als Professorin für Experimentelles Radio an die Bauhaus Universität Weimar.

Eines der Hauptanliegen ihrer Arbeiten besteht in der künstlerischen Vermittlung neuer Ideen mit Hilfe diverser Medien und im Schlagen von Brücken zwischen fremden Kulturen und verschiedenen Disziplinen.