Доктор искусствоведения. Член редколлегии журнала «Киноведческие Записки».
В 1977 году окончила романо-германское отделение филологического факультета МГУ им.М.В.Ломоносова.
В том же году поступила на работу в Институт Теории и истории кино (позже - НИИ Киноискусства), где работала (с 2005 г – Ведущий научный сотрудник историко-теоретического отдела) на всем протяжении существования НИИКа (институт был ликвидирован приказом Минкульта РФ в конце 2018 года).
В 1985 году защитила кандидатскую диссертацию на тему «Реалистические тенденции во французском кино тридцатых годов».
В 2004 году защитила докторскую диссертацию на тему «Русское кинематографическое зарубежье (1918-1939) и проблема взаимоинтеграции культур».
В качестве приглашенного преподавателя работала по контрактам во многих университетах мира (1991-92, 1997-98 и 2019 – Университет Париж-3 [Новая Сорбонна], 2000-2001 – Свободный Университет г.Брюсселя, 2001-2002 – Университет г.Амстердама, 2014 – Университет Бордо-3 [имени Мишеля Монтеня].
Куратор программ фестивалей архивного кино («Дни немого кино», Порденоне, Италия; «Чинема ритровато», Болонья, Италия; «Фестиваль “Белые Столбы ”», Госфильмофонд, Россия), научный консультант ряда киноархивов.
Автор сценариев полутора десятков документальных фильмов (ТВ-каналы «Культура», «Доверие» и др).
Автор более 400 статей и научных публикаций по истории русского, французского кино и кинематографа русской эмиграции, изданных в разных странах. Опубликовала как составитель четыре книги: «Трюффо о Трюффо», Москва: Радуга, 1987; La Jeunesse de Kozintsev et Trauberg (Les debuts de la FEKS. 1921-1925), Leuven: STUC, 1992; Léonid Trauberg et l'excentrisme, Bruxelles: Yellow Now, 1993. Семен Лунгин, Илья Нусинов. «Добро пожаловать, или Посторонним вход воспрещен», [Серия: Библиотека Кинодраматурга, сборник] СпБ: СЕАНС, 2010.
Автор монографии «Когда мы в Россию вернемся… Русское кинематографическое зарубежье. 1918-1939», Москва: НИИК-Эйзенштейн-центр, 2003. Премия Гильдии киноведов и критиков «Слон» в номинации «Книги по кино».
Автор трех детских книг: «Приключения Джерика», Москва, «Самокат», 2006 г.- первое издание, 2009 г. - второе издание). Шорт – лист премии Baby-Нос, 2013 г. Книга переведена: во Франции («Эколь де Луазир», 2008г), в Италии («Фаббри» - «Риццоли», 2008г), в Испании («Алгамбра», 2009г); «Курячий бог», Москва, «Розовый жираф», 2012;
«Про жирафа Федю», Москва, «КомпасГид», 2014.
Научные интересы: история российского, советского, французского кино и кинематограф русского зарубежья. Преимущественно - немое и раннее звуковое кино.
В Московской школе кино Наталья Нусинова является ключевым преподавателем на программе «Практическая кинокритика».