Nathalia Milstein werd in 1995 geboren in een familie van musici. Ze begon op vierjarige leeftijd met piano spelen bij haar vader Serguei Milstein en voltooide haar studie bij Nelson Goerner aan de Geneva Haute Ecole de Musique en bij Sir András Schiff aan de Barenboim-Said Akademie in Berlijn. Samen met pianist Giuseppe Guarrera vormt ze een succesvol pianoduo.
Nathalia lanceerde haar internationale carrière in 2015 door de 1e prijs te winnen op de Dublin International Piano Competition en is sindsdien uitgenodigd in gerenommeerde zalen als de Victoria Hall in Genève, de National Concert Hall in Dublin, de Zankel Hall (Carnegie Hall) in New York, de Wigmore Hall in Londen, het Gewandhaus in Leipzig, de Pierre Boulez Saal in Berlijn en het Radio France Auditorium in Parijs, maar ook om op te treden met orkesten als het Radio France Filharmonisch Orkest, het WDR Sinfonieorchester, het Orchestre de la Suisse Romande, het RTÉ National Symphony Orchestra, het Orchestre de Paris, de Deutsche Kammerakademie Neuss, het Boulez Ensemble, het Parijse en Geneefse Kamerorkest, met onder andere dirigenten Jonathan Nott, Mikko Franck, Matthias Pintscher, John Storgårds, Christoph Koncz en Arie van Beek. In 2017 ontving ze ook de Prijs voor Jonge Solisten van de Médias Francophones Publics.
Tijdens haar studie heeft Nathalia Milstein waardevolle adviezen gekregen van gerenommeerde professoren en pianisten zoals Daniel Barenboim, Menahem Pressler, Mikhail Voskressensky, Emanuel Krasovsky, Elena Ashkenazy, Jan Wijn en Enrico Pace.
Nathalia treedt op in Frankrijk en daarbuiten, geeft recitals in heel Europa en treedt op in grote festivals zoals het Klavierfestival Ruhr, La Roque d'Anthéron, Piano aux Jacobins, het Hitzacker Summer Music Festival, Flâneries Musicales de Reims, Grachtenfestival, New Ross Piano Festival, Zaubersee Festival en het Radio France Festival.
In seizoen 2021/22 speelde Nathalia op verschillende plaatsen in Europa als onderdeel van het concertprogramma “Building Bridges”, samengesteld door Sir András Schiff.
Als fervent kamermusicus treedt Nathalia ook regelmatig op met gerenommeerde musici en wordt ze uitgenodigd voor internationale kamermuziekevenementen, zoals het Jerusalem International Chamber Music Festival, Berlioz Festival, Festspiele Mecklenburg-Vorpommern, Intonations Festival in Berlijn, het West Cork Festival in Ierland, Lavaux Classic in Zwitserland, en het Schiermonnikoog Festival in Nederland. Ze is ook te horen op de laatste cd-opname van het Prazak Kwartet, gewijd aan werken van Smetana.
Bovendien heeft Nathalia al een rijke discografie: ondersteund door de Safran Foundation (Parijs) en de Stichting “Tempo” (Genève), werd Nathalia's debuut-solo-CD, met werken van Prokofiev en Ravel in 2018 uitgebracht op het label Mirare. Haar tweede album 'Visions Fugitives' werd uitgebracht in september 2021 en werd bekroond met de recensentenprijs ’Choc Classica' als een van de beste opnames van 2021. Ze nam ook Stravinsky's Capriccio op met Mikko Franck en het Radio France Filharmonisch Orkest, uitgebracht op Alpha Classics in september 2022 als onderdeel van een volledig album gewijd aan deze componist.
Sinds enkele jaren speelt ze in duo met haar zus violiste Maria Milstein, met wie ze samen twee albums opnam - 'La Sonate de Vinteuil' (2017) en 'Ravel Voyageur' (2019) - beide op het Franse label Mirare en geprezen door internationale critici.