Nathalie Eno débute dans la photographie par le reportage, au milieu des années 1980. A l'âge de vingt ans, elle démarche les magazines féminins avec un reportage sur les femmes en Sari ramené d'un voyage en Inde. Elle devient l'assistante de la photographe de mode Dominique Issermann et publie ses premières photographies dans les magazines Première, Marie-Claire, Photo Magazine ou Gala.
Depuis les années 1980, Nathalie Eno mène une carrière de photographe de cinéma à travers deux activités indissociables pour elle : la photographie de plateau et la photographie de presse.
La photographe Dominique Issermann lui présente sa soeur Aline Issermann qui l'engage en tant que photographe de plateau sur son film Le Destin de Juliette, en 1982. Nathalie Eno travaille dès lors pour la presse et le cinéma. Lorsqu'elle oeuvre pour les magazines, elle se rend quelques jours sur les tournages sur lesquels elle effectue des reportages qui reflètent l'ambiance et mettent en valeur le travail des acteurs et du metteur en scène. Lorsqu'elle travaille en tant que photographe de plateau, elle doit en plus restituer au plus près les scènes et les images du film telles qu'enregistrées par la caméra. Elle photographie La Petite voleuse de Claude Miller en 1988, Arizona Dream d'Emir Kusturica en 1992 ou encore Haut, bas, fragile de Jacques Rivette en 1994. Elle dit d'Agnès Varda, qui l'a engagée la même année sur son film Cent et une nuits, qu'elle l'a aidée à trouver sa place sur un plateau et à savoir "demander la photo", si nécessaire, après le tournage d'une scène. Elle préfère néanmoins prendre ses photos pendant les prises de vue même si, pour cela, il lui faut travailler avec un appareil insonorisé. Cela lui permet notamment de respecter la lumière du film conçue par le chef-opérateur. Elle travaille sur supports ektas et diapositives jusqu'à la fin des années 1990, puis avec des négatifs pendant quelques années, avant de franchir le cap du numérique en 2006. La Fausse suivante de Benoît Jacquot (1999), Le Lait de la tendresse humaine de Dominique Cabrera (2000), La Moustache d'Emmanuel Carrère (2004) ou encore Bienvenue parmi nous (2011) de Jean Becker comptent parmi les plus de quatre vingt films à l'actif de cette photographe de plateau qui continue à être "aux aguets pour saisir l'instant qui n'existera plus".
Le travail de Nathalie Eno se singularise aussi par des portraits d'acteurs pour lesquels elle a une prédilection et collabore, en dehors des tournages (lors de séances en studio ou en décor naturel) pour des books ou des reportages magazine.
En tant que reporter de presse, Nathalie Eno travaille successivement pour les agences de presse Sygma (1987-1998), H&K (1998-2013), puis Gettyimages.
Nathalie Eno est aussi actrice. Après une solide formation théâtrale, elle débute au cinéma grâce à Michel Piccoli qui l'engage pour les films Alors voilà (1997) et La Plage Noire (2001). Elle a joué dans plusieurs autres films, dans quelques productions télévisées, mais surtout au théâtre dans plus d'une dizaine de pièces.