Nathalie Fillion, actrice de formation, est autrice, metteuse en scène et pédagogue. En 2004, sa mise en scène d’Alex Legrand (l’Harmattan) est saluée par le public et la critique.
Sa pièce À l’Ouest (Actes Sud-Papiers, Prix Fondation Barrière 2011), qu’elle crée en 2012 au Théâtre des Célestins à Lyon et au Théâtre du Rond-Point à Paris, la fait connaître à l’étranger.
Depuis, ses textes sont traduits et joués en de nombreuses langues, tandis que ses propres mises en scène, Pling (Éditions du Bonhomme vert), Leçon de choses, Sacré printemps !, Spirit. Comédie occulte du siècle 21, sont jouées dans les centres dramatiques nationaux et les théâtres de création. À Montréal, elle crée en 2016 Must Go On (Lansman Éditeur). Spirit a aussi été présentée à Montréal, à Varsovie et au Teatro nacional de Buenos Aires. Plus grand que moi. Solo anatomique (Solitaires Intempestifs), créée au Théâtre des Halles (festival Off d’Avignon 2018) et au Théâtre du Rond-Point en 2019, tourne depuis trois ans. Le texte, traduit en hébreu et en espagnol, sera prochainement créé en Israël et en Argentine. Son travail est soutenu par le Royal Court Theatre de Londres comme par la Comédie-Française qui lui commande une pièce courte, Les Descendants (publiée dans L’Avant-Scène Théâtre).
Elle a écrit une quinzaine de pièces, un livret, Lady Godiva. Opéra pour un flipper, joué à l’Opéra Bastille à Paris.
Boursière du CNL, membre fondatrice de la Coopérative d’écriture, elle fait partie du projet Fabulamundi Playwriting Europe.