Natalia Danielle Dyer, 13 Ocak 1995'te Nashville, Tennessee'de dünyaya geldi ve oyunculuk yolculuğuna çocukken topluluk tiyatrolarında başladı. Profesyonel ekrana ilk çıkışını 2008 yılında "Hannah Montana: The Movie" filmindeki rolüyle gerçekleştirdi ve ilk gençlik yıllarında Tennessee ve çevresinde üretilen çeşitli projelerde yer almaya devam etti. Nashville School of the Arts'tan mezun olduktan sonra New York Üniversitesi Gallatin School of Individualized Study'de okumak üzere New York'a taşındı. Dyer'ın kariyeri gençlik yıllarında "Don't Let Me Go" ve "After Darkness" gibi bağımsız filmlerde aldığı rollerle başladı. İlk büyük rolünü 16 yaşındayken, prömiyeri 2014 SXSW Film Festivali'nde yapılan bağımsız film "I Believe in Unicorns" ile aldı. Ancak ona geniş çapta tanınırlık ve beğeni getiren Netflix dizisi "Stranger Things "te canlandırdığı Nancy Wheeler karakteri oldu. Dyer'ın Nancy olarak sergilediği performans, bir oyuncu olarak yeteneğini ortaya koyarak onu eğlence endüstrisinde önemli bir figür haline getirdi.

Dyer, "Stranger Things" dizisindeki rolünün yanı sıra, cinselliği keşfeden Katolik bir kız olan Alice'i başrolünü canlandırdığı "Yes, God, Yes" (2019) gibi bağımsız filmlerde de dikkat çekici performanslar sergiledi. Ayrıca "Velvet Buzzsaw" (2019) ve "Things Heard & Seen" (2021) gibi korku filmlerinde yardımcı rollerde oyunculuk yeteneklerini geliştirdi. 2023’te Asa Butterfield ile birlikte "All Fun and Games" adlı korku filminde rol aldı ve Billie karakterine hayat verdi. Aynı yıl Jac Cron’un yönetmenliğini üstlendiği Chestnut filminde ise Annie performansı ile kamera karşısına geçti. Yetenekli bir oyuncu olarak kariyer basamaklarını tırmanan Dyer, 2023’te Based on a True Story adlı tv dizisi ile beyazcam için ilk kez Strangers Things dışında bir işte yer aldı.