С детстве Наталья увлекалась искусством и мечтала стать цирковой акробаткой. Родители были против такого ее желания и Варлей против воли родителей и втайне от них успешно прошла вступительные экзамены в детскую цирковую студию. А в будущем окончила акробатическое отделение Государственного училища циркового и эстрадного искусства. середины 1960-х Варлей работала эквилибристкой в труппе Московского цирка на Цветном бульваре.
Ее мечта исполнилась и с середины 1960-х Наталья была принята на работу эквилибристкой в труппе Московского цирка на Цветном бульваре. Благодаря своим таланту и усилиям ее заметил режиссер Одесской киностудии Г. Э. Юнгвальд-Хилькевич.
Сначала были мелкие роли, потом все значимее ... После выхода фильмы «Кавказская пленница» Варлей стала секс символом советского времени. Слова "спортсменка, комсомолка и просто красавица" очень точно характеризуют эту хрупкую эквилибристку.
