Nathalie Baye (* 6. Juli 1948 in Mainneville, Frankreich) ist eine französische Schauspielerin.

Nathalie Baye stammt von einer nicht gut situierten Malerfamilie ab und war Legasthenikerin. Mit vierzehn Jahren brach sie die Schule ab und nahm in Monaco Ballettunterricht. Nach drei Jahren ging sie in die USA, um ihren Horizont zu erweitern. Nach ihrer Rückkehr setzt sie den Tanzunterricht fort, besucht aber gleichzeitig den Cours Simon, den sie 1972 mit Glanz abschloss. Bereits 1973 hatte sie mit Die amerikanische Nacht von François Truffaut einen durchbrechenden Erfolg.

Nathalie Baye wurde viermal mit dem César ausgezeichnet, als beste Nebendarstellerin 1981 in Rette sich, wer kann und 1982 in Eine unglaubliche Karriere sowie 1983 als beste Schauspielerin in La Balance - Der Verrat und 2006 in Le Petit Lieutenant - Eine fatale Entscheidung. Im Jahre 1999 erhielt sie bei den Filmfestspielen von Venedig die Auszeichnung als beste Schauspielerin für ihre Rolle in Eine pornographische Beziehung. Weitere Filmerfolge erzielte sie u.a. mit Ferien für eine Woche und Die Verweigerung.

Nathalie Baye hat aus ihrer Beziehung mit Johnny Hallyday eine Tochter, Laura Smet, die wie ihre Mutter ins Schauspielfach wechselte. Mit Johnny Hallyday spielte sie zusammen im Film Détective (1984).