Natalja Władimirowna Warlej (, ur. 22 czerwca 1947 w Konstancy) – radziecka i rosyjska aktorka filmowa i teatralna.
Życiorys Urodziła się w Rumunii, ale dzieciństwo spędziła w Murmańsku, gdzie jej ojciec pracował jako kapitan floty dalekomorskiej. Uczyła się w szkole muzycznej. Pod koniec lat 50. rodzina Warlejów przeniosła się do Moskwy. W 1965 ukończyła Państwową Szkołę dla Artystów Cyrkowych i Estradowych i jako ekwilibrystka zaczęła występować w duecie z klaunem Leonidem Engibarowem, w jednym ze stołecznych zespołów.
Zadebiutowała w filmie Wzór tęczy. Epizodyczna rola pielęgniarki przeszła bez echa, ale kolejna rola – Niny w filmie Gajdaja Kaukaska branka, czyli nowe przygody Szurika przyniosła jej sławę. W 1967 Natalja zakończyła pracę w cyrku i podjęła studia aktorskie w Instytucie im. Borysa Szczukina. Ukończyła je w 1971 i została aktorką Moskiewskiego Teatru Dramatycznego im. K. Stanisławskiego.
W 1991 wzięła udział w realizacji projektu "Gwiazdy teatru i kina śpiewają", występując na koncertach, które zostały utrwalone na płycie zatytułowanej "Radio MPS".
Odznaczona Orderem Przyjaźni (Орден Дружбы).