Natalia Kanem a commencé son parcours professionnel au sein de l'université Johns-Hopkins à Baltimore aux États-Unis et à l'école de médecine et de santé publique de l'université Columbia.
Kanem était président fondateur d'ELMA Philanthropies[5], une institution privée axée principalement sur les enfants et les jeunes en Afrique. Elle y a servi de la création de l'institution jusqu'en 2011.
De 2012 à 2013, elle a été associée principale du Lloyd Best Institute[6] des Antilles, dédiée au développement dans les Caraïbes.
Fondation Ford
Kanem a travaillé à la Fondation Ford de 1992 à 2005, où elle a été pionnière dans le travail sur la santé reproductive et sur la sexualité des femmes en particulier à travers son poste de représentante de la fondation pour l'Afrique de l'Ouest. Elle a ensuite été vice-présidente adjointe des programmes mondiaux de paix et de justice sociale de la Fondation Ford en Afrique, en Asie, en Europe de l'Est, en Amérique du Sud et en Amérique du Nord.
Fonds des Nations unies pour la population
En 2014, Kanem est devenue la représentante du Fonds des Nations unies pour la population en Tanzanie. En , elle a été nommée sous-secrétaire générale des Nations unies et directrice exécutive adjointe (programme) du FNUAP. Elle a occupé cette fonction jusqu'en , lorsque le secrétaire général des Nations unies António Guterres l'a nommée directrice exécutive par intérim du FNUAP, à la suite du décès soudain du directeur exécutif Babatunde Osotimehin.
