Absolvovala obor Historie na Filozofické fakultě Univerzity Karlovy a dokumentární režii na FAMU. Během studií natočila několik krátkometrážních filmů. Za snímek Hodina mezi psem a vlkem (2014) byla Natálie Císařovská na Českých lvech nominována na cenu Magnesia za nejlepší studentský film.
Poté se Natálie Císařovská věnovala zejména dokumentární tvorbě, v níž se zaměřila zejména na aktuální společenská témata. Jmenujme např. seriál Queer (2013 až 2022), na jehož režii se podílela. Natočila životopisný dokument Kolem Mileny Jesenské (2018) nebo dokument Byznys s nadějí (2023) o zamrazovaní vajíček, k němuž si napsala scénář.
Zaujala svým celovečerním debutem Její tělo (2023), který vypráví příběh úspěšné české skokanky do vody a pornoherečky Andrey Absolonové. Do hlavní role obsadila Natálii Germani. Film byl do kin uveden 16. listopadu 2023.
Natálie Císařovská je vnučkou Josefa Císařovského, českého malíře, historika umění a signatáře Charty 77.