Nathalie Dieterlé est née en 1966 au Ghana et a grandi au Cameroun jusqu'à l'âge de 6 ans.
Elle a étudié les arts graphiques à l'atelier Met de Penninghen à Paris puis a suivi l’enseignement des Arts décoratifs de Strasbourg dont elle est sortie diplômée. Depuis 1991, elle a écrit et illustré de nombreux livres pour enfants (plus particulièrement aux éditions Hachette, Kaléidoscope, et Casterman, mais aussi pour d'autres éditeurs.)
Ces livres ont été traduits dans divers pays (notamment aux Etats-Unis, au Dannemark, en Italie, en Grèce, en Espagne et en Corée).
Un spectacle musical a été créé à partir de Zékéyé et le serpent python à Vienne en Autriche.
Elle travaille également pour la presse, le jouet pour enfants, le textile, des éditions d'affiches et de cartes postales.
Elle vit actuellement près de Paris avec son mari et ses deux enfants.