Née en 1970 à Peyrins, la quadragénaire est porte-parole du parti d’extrême gauche Lutte ouvrière depuis le 8 décembre 2008. Nathalie Arthaud est désignée candidate de Lutte ouvrière pour l’élection présidentielle de 2012, l’enseignante termine neuvième de cette élection présidentielle lors du premier tour.
En mars 2016, elle est encore une fois désignée candidate de son parti à l’élection présidentielle de 2017.