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

Nathalie Baye stammt aus einer weniger gut situierten Malerfamilie. Sie war Legasthenikerin, brach mit vierzehn Jahren die Schule ab und nahm in Monaco Ballettunterricht. Drei Jahre später ging sie in die USA, um ihren Horizont zu erweitern. Nach ihrer Rückkehr besuchte sie neben neuerlichem Tanzunterricht den Cours Simon, den sie 1972 glanzvoll abschloss. Bereits 1973 hatte sie ihren Durchbruch mit dem Film Die amerikanische Nacht von François Truffaut.

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

Nathalie Baye hat eine Tochter, Laura Smet, die ihrer Mutter folgend ins Schauspielfach wechselte. Smet stammt aus ihrer Beziehung mit Johnny Hallyday, der mit ihr zusammen in dem Film Détective (1984) spielte.