Родилась 4 февраля 1975 года в небольшом австралийском городке Бирклеуэил неподалёку от Сиднея в семье итальянского иммигранта и австралийки англо-кельтского происхождения. С детства начала заниматься балетом. Профессионально занималась пением с 13 лет. Снималась в телевизионной рекламе, затем в популярном сериале «Соседи», в котором начинала карьеру Кайли Миноуг.
В 1994 году Имбрулья уехала в Лондон, где познакомилась с Филом Торнелли, известным по работе с The Cure и функционером BMG Марком Фоксом. В Лондоне она записала демоверсию песни «Torn» и подписала контракт с лейблом RCA Records. Сингл вышел в 1997 году и стал международным хитом, достигнув в официальном британском чарте продаж второй позиции. Сингл разошёлся тиражом более миллиона экземпляров в Великобритании[1]. Песня была названа британской газетой Daily Mirror синглом года, а сама Натали заняла второе место в номинации «лучший женский вокал года». В 1998 году получила премию MTV Video Music Awards в номинации «лучший новый исполнитель» и номинации на премию «Грэмми» в 1999 году. Вслед за синглом вышел дебютный альбом Left Of The Middle.
За музыкальную карьеру Наталии Имбрульи по всему миру было продано более 9 миллионов альбомов певицы, в 1999 году она трижды была номинирована на «Грэмми», а в 1998 году получила как «лучший британский исполнитель» награду MTV.