Natalia Tena est une actrice de théâtre, de cinéma, et une musicienne (elle chante et joue de l'accordéon dans le groupe Molotov Jukebox).
Elle fait ses débuts au cinéma en 2002 en jouant dans le film pour un garçon, et décide en 2003 de devenir actrice à temps plein. Elle se produit à partir de 2004 sur les planches. En 2007, elle obtient un rôle dans le cinquième film de la saga Harry Potter, Harry Potter et l'Ordre du Phénix, celui de la magicienne Nymphadora Tonks, un personnage qui réapparaitra dans les films suivants de la saga.
 
Natalia Tena parle aussi couramment espagnol.